مذكرة التمدد الحراري فيزياء حادي عشر علمي ف2 #أ. محمد أبو الحجاج 2021 2022
التمدد الحراري
. معظم المواد في الطبيعة تتمدد بالحرارة و تنكمش بالبرودة على اختلاف حالاتها في الطبيعة
تطبيقات حياتية على التمدد و الانكماش:
1- تترك اسلاك الهاتف ( الكهرباء ) مرتخية
عندما تمد في الطرق و يفضل أن تمد خلال فصل الشتاء وهي مرتخية ليسمح لها بالتمدد والانكماش خلال فصول السنة المختلفة
فاصل
2- يفضل ترك مسافات بين قضبان السكك الحديدية ليسمح لها بالتمدد و الانكماش خلال فصول السنة المختلفة
3- تبني الجسور بحيث ترتكز على طرف مثبت و يترك الطرف الاخر حر الحركة ليسمح لها زاغ النول بالتمدد والانكماش خلال فصول السنة المختلفة . .
4- توضع فواصل معدنية على جانبي الطرق و يترك فيها مسافات ليسمح لها بالتمدد والانكماش خلال فصول السنة المختلفة.
5-يستخدم الزئبق في صناعة الترمومترات لأنه حساس في التأثر بالحرارة ولذلك يتمدد بالحرارة وينكمش بسهولة. 6-يستخدم أطباء الاسنان مواد لها مقدار تمدد مادة مينا الأسنان عند
حشو الاسنان لتتمدد و تنكمش بنفس المعدل ولا يسقط الحشو.
7- محركات السيارة المصنوعة من الألومنيوم يكون لها قطر داخلي أقل من قطر المحركات المصنوعة من الحديد للسماح بالتمدد الكبير للألومنيوم.
8- يراعي ان يكون معدل تمدد حديد التسليح المستخدم في الاسمنت المسلح مساويا لمعدل تمدد الاسمنت.
التمدد الطولي للأجسام
معامل التمدد الطولي α ( ألفا )
لَّحظ الفرق بين التمدد الطولي ومعامل التمدد الطولي
العوامل التي يتوقف عليها معامل التمدد الطولي لجسم α ( ألفا ) انتبه جميع العلاقات ثابتة
ملاحظات :
يختلف مقدار التمدد للأجسام الصلبة من جسم لآخر بسبب اختلاف معامل التمدد α ( ألفا )
2- هناك بعض المواد مقاومة لتمدد الحراري لَّن لها معامل تمدد طولي صغير جدا مثال : زجاج التليسكوبات . زجاج الأفران
3– عند تسخين أجزاء من الزجاج بصورة أكبر من الَّجزاء الأخرى يتمدد هذا الجزء بصورة -3 أكبر وبالتالي يحدث شروخ في الزجاج وينكسر .
المزدوجة الحرارية :عبارة عن شريط مكون من معدنين مختلفين في معامل التمدد الطولي - مثال شريط مصنوع من الحديد والبرونز
α حديد > برونز α
وبالتالي : عند درجة حرارة الغرفة يكون طول البرونز مساوي للحديد عند التسخين فان البرونز يتمدد . أكثر من الحديد ولذلك تنحني المزدوجة ناحية الحديد
- عند التبريد ينكمش البرونز أكثر من الحديد ولذلك تنحني المزدوجة ناحية البرونز
استخدامات المزدوجة الحرارية
- تستخدم في صناعة الصمامات أو تشغيل مفتاح كهربي
- تستخدم في صناعة الثرموستات منظم الحرارة
طريقة عمل المزدوجة الحرارية :
عندما يكون جو الغرفة شديد البرودة تنحني المزدوجة باتجاه شريط البرونز فتغلق الدائرة الكهربية للسخان لتدفئة الغرفة , وعندما تصبح درجة الحرارة مرتفعة تنحني المزدوجة في اتجاه الحديد , فتفح الدائرة ويتوقف السخان عن العمل . تستخدم المزدوجة الحرارية في صناعة الثرموستات داخل أجهزة المكيفات والثلاجات كذلك تستخدم في صناعة منظم الحرارة داخل سخانات المياه
التمدد الحجمي للأجسام الصلبة:
نشاط عملي: ( تجربة الكرة والحلقة ) نحضر كرة و حلقة كما بالشكل عند درجة حرارة الغرفة نلاحظ ان الكرة تدخل الي الحلقة بسهولة . عند تسخين الكرة نلاحظ انها انها تستطيع الدخول الي الحلقة يعود السبب في ذلك الي زيادة حجم الكرة نتيجة التسخين . يمكن حساب الزيادة في حجم الَّجسام باستخدام القانون التالي :
الدرس (1-3): التمدد الحراري الحلول
السؤال الأول : اكتب بين القوسين الاسم أو المصطلح العلمي الذي تدل عليه كل من العبارات التالية
1- تغير أبعاد المادة بتغير درجة الحرارة . ( )
2 - التغير في وحدة الأطوال عندما تتغير درجة حرارته درجة سيلسيوس واحدة . ( )
3- التغير في وحدة الأحجام عندما تتغير درجة حرارته درجة سيلسيوس واحدة . ( )
4- شريطين ملتحمين من مادتين متساويين في الإبعاد ومختلفين في معامل التمدد الطولي . ( )
السؤال الثاني: ضع علامة (✓) أمام العبارة الصحيحة وعلامة (X) أمام العبارة الغير صحيحة :
1 - كلما زادت قوة التماسك بين الجزئيات زاد مقدار تمدده بالتسخين . ( )
2- تنحني المزدوجة الحرارية من ( الحديد - البرونز ) ناحية البرونز عند التسخين. ( )
3- التمدد الطولي قاصر فقط على المواد الصلبة . ( )
4- في المزدوجة الحرارية الشريط الذي يتمدد أكثر عند التسخين ينكمش أكثر عند التبريد. ( )
5- معامل التمدد الطولي يعادل ثلاثة أمثال معامل التمدد الحجمی . ( )
السؤال الثالث : أكمل كل من العبارات التالية بما يناسبها علميا :
1- حجم معظم الأجسام .................... مع ارتفاع درجة الحرارة .
2- تنحني المزدوجة الحرارية المكونة من ( البرونز - الحديد ) باتجاه .......... عندما تبرد .
3 معامل التمدد الحجمي = ………….. أمثال معامل التمدد الطولي
السؤال الرابع : اختر الإجابة الصحيحة لكل من العبارات التالية و ظلل المربع المجاور لها :
1- إحدى العبارات التالية فقط تعتبر صحيحة هي :
- المواد الصلبة يكون مقدار تمددها بالتسخين صغيرا
- المواد الصلبة يكون مقدار تمددها بالتسخين كبيرا
- المواد الغازية يكون مقدار تمددها بالتسخين صغيرا
- تمدد السوائل يكون أقل من تمدد الأجسام الصلبة بالتسخين
2- العبارة الصحيحة من العبارات التالية ، هي :
- عند مد خطوط السكك الحديدية يجب تثبيت القضبان من كلا الطرفين
- يفضل مد خطوط الكهرباء في فصل الصيف
- عند بناء الجسور يثبت أحد الطرفين على ركائز دوارة
- دقيقة لذكر الله تستخدم المزدوجة الحرارية في تثبیت خطوط السكك الحديدية
السؤال الخامس : علل لما يلي تعليلا علميا صحيحا :
1- تنحني المزدوجة الحرارية ناحية الحديد عندما تسخن .
…………………………………………………………………………….
2- يثبت احد طرفي الجسر على ركائز دوارة .
…………………………………………………………………………….
3 بعض أنواع الزجاج تقاوم التغير في درجة حرارتها .
…………………………………………………………………………….
4- في تجربة الكرة والحلقة صعوبة مرور الكرة بعد تسخينها تسخينا مناسبا في الحلقة .
…………………………………………………………………………….
