المحتوى
ال الانكماش الحراري هي ظاهرة فيزيائية بسبب أي مادة ، سواء في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية، يفقد نسبة مئوية من أبعاده المترية عند إزالة درجة الحرارة.
بهذا المعنى ، هو كذلك عكس التمدد الحراري، وتتميز بزيادة النسب نتيجة الزيادة النشطة في ذرات المادة نتيجة ارتفاع درجة الحرارة.
كلتا الظاهرتين ترجعان إلى تأثير جسيمات المادة حقن أو سحب الطاقة الحرارية، لأنها تجعلها ذرات يهتز بمعدل أعلى أو أقل على التوالي ، مما يتطلب مساحة أكبر أو أقل للحركة.
هذه الظاهرة يمكن ملاحظتها تمامًا في الغازات ، على سبيل المثال ، التي يستجيب حجمها لدرجة الحرارة ، ويتمدد ويتطاير في الحرارة ، ويتقلص وحتى يتسيل في البرد.
هذه الأنواع من الظواهر اهمية حيوية في الصناعات المعمارية والإنشائية ، حيث أن اختيار المواد في مواجهة الظروف المناخية يمكن أن يمثل مشكلة فيما يتعلق باستقرار المباني.
أخيرًا ، تجدر الإشارة إلى أن لا تستجيب جميع المواد بنفس الطريقة لعمليات التوسع والانكماش، والبعض يستجيب لواحد فقط من الاثنين. على سبيل المثال ، يتمدد الماء عندما يقل عن 4 درجات مئوية.
أمثلة على الانكماش الحراري
- كشف الجرار. من الأساليب المعروفة لفك الغطاء عن الجرار المعدنية توسيعها باستخدام الحرارة ، لأنه بعد قضاء وقت طويل في الثلاجة أو الفريزر ، يتقلص المعدن ويصبح من الصعب للغاية قلبه.
- تسييل الغاز. من خلال تبريد الغاز إلى نقطة معينة ، يتم إحداث انكماش حراري بحيث يمكن لجزيئاته تغيير الترتيب الهيكلي بينهما وبالتالي تصبح سائلة. تُعرف هذه العملية باسم ملس وعادة ما يتم إنتاجه أيضًا من خلال الاختلافات في الضغط ، مما يجبر الجزيئات على الانكماش من خلال القوة البيئية.
- تجميد الماء. يتوسع الماء بشكل سيء عندما يقترب من نقطة الغليان (100 درجة مئوية) ، ويتقلص عند نزوله إلى 4 درجات مئوية ، ويكتسب أعلى نقطة له كثافة (تقارب أكبر بين جزيئاته). بمجرد أن تنخفض درجة الحرارة هذه ، تتمدد قليلاً مرة أخرى عندما تصبح حالة صلبة.
- تآكل حراري. يؤدي التعرض لارتفاع درجة الحرارة أثناء النهار والنقصان ليلاً ، في حالات التقلب الحراري الشديد للغاية ، إلى تآكل الصخور و مواد صلبة من البيئة ، التي تتمدد أثناء النهار وتتقلص ليلاً ، مما يؤدي إلى فقدان كثافتها المعتادة.
- التجمع البارد يتقلص. في العديد من الصناعات التحويلية ، يتم تجميع القطع المعقدة من الآلات (الفلنجات ، الأنابيب ، قطع الرافعة) من تجميعها الساخن ، عندما يتم توسيعها ، منذ ذلك الحين ، عندما تبرد ، تتقلص القطع وتظل ثابتة في مكانها.
- بلاط السيراميك. السيراميك للاستخدام المنزلي شديد الحساسية للتمدد والانكماش ، ولهذا السبب عادة ما يكون محاطًا بتطبيق مرن عند تثبيته في مكانه ، لإبقائه مضغوطًا في حالات الانكماش والتوسيد في حالات التمدد.
- موازين الحرارة. كونه معدن وكذلك السائل ، يستجيب الزئبق جيدًا للتمدد الحراري ، حيث يتمدد في الحرارة ويتقلص في البرد ، مما يسمح بإثبات التغيرات في درجة الحرارة.
- أسطح البيوت. خلال فصل الشتاء ، تميل مواد البناء إلى الانكماش ، مما يتسبب في حدوث تشوهات مماثلة لتلك التي تحدث أثناء التوسع خلال فصل الصيف. هذا أيضًا بسبب الصوت المميز للمنازل الخشبية عندما تبرد هذه المادة وتتقلص في الليل.
- صدمة حرارية. إخضاع بعض المواد الموسعة بشكل كبير بفعل الحرارة لفقدان مفاجئ درجة الحرارة (دلو من الماء ، على سبيل المثال) ، سوف يتسبب في تقلصه السريع والعنيف ، مما يؤدي إلى حدوث تشققات أو تشققات في المادة.
- معالجة الزجاج. تستند التجربة الشهيرة لكيفية وضع بيضة مسلوقة كاملة في زجاجة زجاجية على هذا المبدأ. يتم تسخين الكوب لتمديده حتى تمر البيضة من خلال الفم ، ثم يتم تبريدها لتقليصها وإعادتها إلى أبعادها الأصلية.
يمكن أن تخدمك: أمثلة على التمدد الحراري
