रेलमार्ग और पुलों को विस्तार जोड़ों की आवश्यकता हो सकती है। धातु के गर्म पानी के हीटिंग पाइप का उपयोग लंबी, रैखिक लंबाई में नहीं किया जाना चाहिए। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉनिक सूक्ष्मदर्शी को उनके फोकस बिंदु के सापेक्ष अपनी स्थिति बदलने के लिए तापमान में सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगाने की आवश्यकता होती है। तरल थर्मामीटर पारा या अल्कोहल का उपयोग करते हैं, इसलिए वे केवल एक दिशा में बहते हैं क्योंकि तापमान परिवर्तन के कारण तरल फैलता है। इनमें से प्रत्येक उदाहरण दर्शाता है कि कैसे सामग्री गर्मी के तहत लंबाई में फैलती है।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
तापमान में परिवर्तन के तहत एक ठोस के रैखिक विस्तार को Δℓ/ℓ = αΔT का उपयोग करके मापा जा सकता है और रोजमर्रा की जिंदगी में ठोस के विस्तार और अनुबंध के तरीकों में इसका अनुप्रयोग होता है। ऑब्जेक्ट को एक दूसरे के बीच फिट करते समय इंजीनियरिंग में जो तनाव होता है, उसका प्रभाव इंजीनियरिंग में होता है।
भौतिकी में विस्तार का अनुप्रयोग
जब ठोस पदार्थ तापमान (थर्मल विस्तार) में वृद्धि के जवाब में फैलता है, तो यह रैखिक विस्तार के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में लंबाई में वृद्धि कर सकता है।
लंबाई length के एक ठोस के लिए, आप तापमान ΔT में परिवर्तन के कारण लंबाई difference में अंतर को माप सकते हैं, α को निर्धारित करने के लिए, समीकरण के अनुसार ठोस के लिए थर्मल विस्तार का गुणांक:
\frac{\Delta l}{l}=\alpha \Delta T
विस्तार और संकुचन के एक उदाहरण के आवेदन के लिए।
हालाँकि, यह समीकरण मानता है कि लंबाई में एक छोटे से भिन्नात्मक परिवर्तन के लिए दबाव में परिवर्तन नगण्य है। /ℓ के इस अनुपात को भौतिक विकृति के रूप में भी जाना जाता है, जिसे. के रूप में निरूपित किया जाता हैथर्मल. तनाव, तनाव के लिए एक सामग्री की प्रतिक्रिया, इसे विकृत करने का कारण बन सकती है।
आप उस सामग्री की मात्रा के अनुपात में सामग्री की विस्तार दर निर्धारित करने के लिए इंजीनियरिंग टूलबॉक्स के रैखिक विस्तार के गुणांक का उपयोग कर सकते हैं। यह आपको बता सकता है कि आपके पास उस सामग्री की कितनी मात्रा के आधार पर सामग्री का विस्तार होता है, साथ ही साथ आप भौतिकी में विस्तार के आवेदन के लिए तापमान में कितना बदलाव लागू करते हैं।
दैनिक जीवन में ठोसों के ऊष्मीय प्रसार के अनुप्रयोग
यदि आप एक तंग जार खोलना चाहते हैं, तो आप ढक्कन को थोड़ा फैलाने के लिए इसे गर्म पानी के नीचे चला सकते हैं और इसे खोलना आसान बना सकते हैं। इसका कारण यह है कि जब ठोस, द्रव या गैस जैसे पदार्थों को गर्म किया जाता है, तो उनका औसतआणविक गतिज ऊर्जा बढ़ती है. सामग्री के भीतर कंपन करने वाले परमाणुओं की औसत ऊर्जा बढ़ जाती है। यह परमाणुओं और अणुओं के बीच अलगाव को बढ़ाता है जिससे सामग्री का विस्तार होता है।
हालांकि यह बर्फ के पिघलने जैसे चरण परिवर्तन का कारण बन सकता है, थर्मल विस्तार आम तौर पर तापमान में वृद्धि का अधिक प्रत्यक्ष परिणाम होता है। इसका वर्णन करने के लिए आप थर्मल विस्तार के रैखिक गुणांक का उपयोग करते हैं।
ऊष्मप्रवैगिकी से थर्मल विस्तार
इन रासायनिक परिवर्तनों के जवाब में सामग्री का विस्तार या अनुबंध हो सकता है जिससे आकार में बड़े पैमाने पर परिवर्तन हो सकता है ये छोटे पैमाने पर रासायनिक और थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं उसी तरह से पुलों और इमारतों का विस्तार चरम पर हो सकता है तपिश। इंजीनियरिंग में, आप थर्मल विस्तार के कारण ठोस पदार्थ की लंबाई में परिवर्तन को माप सकते हैं।
अनिसोट्रोपिक सामग्रीs, जो अलग-अलग दिशाओं के बीच अपने पदार्थ में भिन्न होते हैं, दिशा के आधार पर अलग-अलग रैखिक विस्तार गुणांक हो सकते हैं। इन मामलों में, आप एक टेंसर के रूप में थर्मल विस्तार का वर्णन करने के लिए टेंसर का उपयोग कर सकते हैं, एक मैट्रिक्स जो प्रत्येक दिशा में थर्मल विस्तार गुणांक का वर्णन करता है: x, y और z।
विस्तार में टेंसर
polycrystallineसामग्री जो निकट-शून्य सूक्ष्म थर्मल विस्तार गुणांक के साथ कांच बनाती है, भट्टियों और भस्मक जैसे अपवर्तक के लिए बहुत उपयोगी होती है। इन अनिसोट्रोपिक सामग्रियों में रैखिक विस्तार की विभिन्न दिशाओं को ध्यान में रखते हुए टेंसर इन गुणांकों का वर्णन कर सकते हैं।
कॉर्डिएराइट, एक सिलिकेट मैटरियल जिसमें एक सकारात्मक थर्मल विस्तार गुणांक होता है और एक नकारात्मक इसका मतलब है कि इसका टेंसर अनिवार्य रूप से शून्य के वॉल्यूम परिवर्तन का वर्णन करता है। यह इसे अपवर्तक के लिए एक आदर्श पदार्थ बनाता है।
विस्तार और संकुचन का अनुप्रयोग
नॉर्वेजियन पुरातत्वविद् ने सिद्धांत दिया कि वाइकिंग्स ने के थर्मल विस्तार का इस्तेमाल कियाcordieriteसदियों पहले समुद्र को नेविगेट करने में उनकी मदद करने के लिए। आइसलैंड में, कॉर्डिएराइट के बड़े, पारदर्शी एकल क्रिस्टल के साथ, उन्होंने कॉर्डिएराइट से बने सनस्टोन का इस्तेमाल किया जो कि क्रिस्टल के एक निश्चित दिशा में केवल एक निश्चित दिशा में प्रकाश को ध्रुवीकृत करें ताकि वे बादलों पर नेविगेट कर सकें, बादल छाए हुए दिन। चूंकि क्रिस्टल थर्मल विस्तार के कम गुणांक के साथ भी लंबाई में विस्तार करेंगे, उन्होंने एक उज्ज्वल रंग दिखाया।
इंजीनियरों को इस बात पर विचार करना चाहिए कि इमारतों और पुलों जैसी संरचनाओं को डिजाइन करते समय वस्तुओं का विस्तार और अनुबंध कैसे होता है। भूमि सर्वेक्षण के लिए दूरियों को मापते समय या गर्म सामग्री के लिए मोल्ड और कंटेनरों को डिजाइन करते समय, उन्हें अवश्य चाहिए खाते में तापमान में परिवर्तन के जवाब में पृथ्वी या कांच का कितना विस्तार हो सकता है अनुभव।
ऊष्मातापीएक दूसरे पर रखी धातुओं की दो अलग-अलग पतली पट्टियों की द्विधातु पट्टियों पर भरोसा करते हैं, इसलिए तापमान में परिवर्तन के कारण एक दूसरे की तुलना में बहुत अधिक फैलता है। यह पट्टी को मोड़ने का कारण बनता है, और जब ऐसा होता है, तो यह विद्युत सर्किट के लूप को बंद कर देता है।
यह एयर कंडीशनर को शुरू करने का कारण बनता है, और, थर्मोस्टेट के मूल्यों को बदलकर, सर्किट को बंद करने के लिए पट्टी के बीच की दूरी बदल जाती है। जब बाहरी तापमान अपने वांछित मूल्य तक पहुंच जाता है, तो धातु सर्किट को खोलने और एयर कंडीशनर को बंद करने के लिए अनुबंधित करती है। यह विस्तार और संकुचन के कई उदाहरणों में से एक है।
विस्तार के पूर्व ताप तापमान
जब 150 डिग्री सेल्सियस और 300 डिग्री सेल्सियस के बीच धातु के घटकों को प्री-हीटिंग करते हैं, तो वे विस्तार करते हैं, इसलिए उन्हें दूसरे डिब्बे में डाला जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसे इंडक्शन सिकुड़ फिटिंग के रूप में जाना जाता है। अल्ट्राफ्लेक्स पावर टेक्नोलॉजीज के तरीकों में एक स्टेनलेस स्टील पाइप को इंडक्शन कॉइल का उपयोग करके 350 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके तार पर इंडक्शन सिकुड़ फिटिंग टेफ्लॉन इंसुलेशन शामिल है।
समय के साथ अवशोषित गैसों और तरल पदार्थों के बीच ठोस पदार्थों की संतृप्ति को मापने के लिए थर्मल विस्तार का उपयोग किया जा सकता है। आप किसी सूखे ब्लॉक को समय के साथ पानी सोखने देने से पहले और बाद में उसकी लंबाई मापने के लिए एक प्रयोग सेट अप कर सकते हैं। लंबाई में परिवर्तन विस्तार का तापीय गुणांक दे सकता है। यह निर्धारित करने में व्यावहारिक उपयोग रखता है कि हवा के संपर्क में आने पर इमारतें समय के साथ कैसे फैलती हैं।
सामग्री के बीच थर्मल विस्तार भिन्नता
रैखिक थर्मल विस्तार गुणांक उस पदार्थ के गलनांक के व्युत्क्रम के रूप में भिन्न होते हैं। उच्च गलनांक वाली सामग्री में कम रैखिक थर्मल विस्तार गुणांक होते हैं। सल्फर के लिए संख्या लगभग 400 K से लेकर टंगस्टन के लिए लगभग 3,700 तक होती है।
थर्मल विस्तार का गुणांक भी सामग्री के तापमान से भिन्न होता है (विशेषकर कांच संक्रमण तापमान रहा है या नहीं) क्रॉस), सामग्री की संरचना और आकार, प्रयोग में शामिल कोई भी योजक और पॉलिमर के बीच संभावित क्रॉस-लिंकिंग पदार्थ।
अनाकार बहुलक, बिना क्रिस्टलीय संरचनाओं वाले, अर्ध-क्रिस्टलीय वाले की तुलना में कम तापीय विस्तार गुणांक रखते हैं। कांच के बीच, सोडियम कैल्शियम सिलिकॉन ऑक्साइड ग्लास या सोडा-लाइम सिलिकेट ग्लास में 9 का काफी कम गुणांक होता है, जहां बोरोसिलिकेट ग्लास होता है, जिसका उपयोग कांच की वस्तुओं को बनाने के लिए 4.5 होता है।
पदार्थ की स्थिति द्वारा थर्मल विस्तार
थर्मल विस्तार ठोस, तरल और गैसों के बीच भिन्न होता है। ठोस आमतौर पर अपना आकार बनाए रखते हैं जब तक कि वे एक कंटेनर द्वारा विवश न हों। वे अपने मूल क्षेत्र के संबंध में अपने क्षेत्र में परिवर्तन के रूप में विस्तार करते हैं, जिसे क्षेत्र विस्तार या सतही विस्तार, साथ ही वॉल्यूमेट्रिक के माध्यम से मूल मात्रा के संबंध में उनकी मात्रा बदल रही है विस्तार। इन विभिन्न आयामों से आप ठोसों के प्रसार को कई रूपों में माप सकते हैं।
तरल विस्तार कंटेनर का रूप लेने की अधिक संभावना है, इसलिए आप इसे समझाने के लिए वॉल्यूमेट्रिक विस्तार का उपयोग कर सकते हैं। ठोसों के लिए तापीय प्रसार का रैखिक गुणांक है coefficientα, तरल पदार्थ के लिए गुणांक हैβऔर गैसों का ऊष्मीय प्रसार आदर्श गैस नियम है
पीवी = एनआरटी
दबाव के लिएपी, मात्रावी, मोल्स की संख्यानहीं, गैस स्थिरांकआरऔर तापमानटी.
