کپی شد

فیزیک

گرما

انبساط گرمایی

بیشتر اجسام با افزایش دما حجمشان زیاد و با کاهش دما حجمشان کم می‌شود. توجیه انبساط گرمایی، مبتنی بر دیدگاه میکروسکوپی است. انبساط گرمایی یک جسم پیامد تغییر فاصلهٔ بین اتم‌ها یا مولکول‌های تشکیل دهندهٔ آن است. می‌توان اتم‌ها را ذراتی درنظر گرفت که با فنرهایی به اتم‌های مجاور متصل شده‌اند. اتم‌ها پیرامون مکان‌های تعادل خود با دامنهٔ کم، نوسان می‌کنند. با افزایش دمای جسم جامد، فاصلهٔ متوسط بین اتم‌ها افزایش می‌یابد و در نتیجه، جسم جامد منبسط می‌شود. در مایع با افزایش دما حرکت کاتوره‌ای اتم‌ها و مولکول‌ها بیشتر می‌شود. این افزایش حرکت‌ها باعث دورشدن اتم‌ها و مولکول‌ها از هم می‌شود و حجم مایع افزایش می‌یابد.

بی‌توجهی به پدیدهٔ انبساط در ساختن پل‌ها، ساختمان‌ها، خط‌آهن‌ها، خطوط انتقال نیرو، خطوط انتقال سوخت و ... می‌تواند مشکل‌هایی را ایجاد کند که در ادامه به توضیح چند مورد می‌پردازیم:

1)

اگر درِ یک ظرف شیشه‌ای محکم باشد، معمولاً برای باز کردن درِ ظرف روی آن آب داغ می‌ریزیم.

2)

وقتی دو لیوان شیشه‌ای درهم، گیر کرده باشند، با ریختن آب سرد در لیوان داخلی و گذاشتن لیوان بیرونی در آب گرم، می‌توانیم دو لیوان را از هم جدا کنیم.

3)

مادهٔ پرکنندهٔ دندان باید همان مشخصه‌های انبساط گرمایی دندان را داشته باشد، زیرا در غیر این صورت خوردن مواد غذایی سرد یا داغ می‌تواند باعث شکستن دندان شود.

4)

در ساخت ریل راه‌آهن نیز بی‌توجهی به پدیدهٔ انبساط می‌تواند باعث تخریب و کج و معوج شدن ریل شود. در قدیم برای حل این مشکل ریل‌ها را به صورت تکه‌های کوچک و جدا از هم می‌ساختند و به وسیلۀ بست ریل به یکدیگر متصل می‌کردند و کمی فضای خالی بین آنها قرار می‌دادند تا دو بخش خط‌آهن در روزهای گرم فضایی برای انبساط داشته باشند. خطوط ریل جدید دارای چنین فضاهایی برای انبساط نیستند. آنها به طور پیوسته به هم جوش خورده‌اند. این ریل‌ها زمانی درست می‌شوند که دما حدوداً برابر با میانگین کمینه و بیشینهٔ دمای سالیانه در منطقهٔ مورد نظر باشد. با این تدبیر دامنهٔ تغییرات دما که موجب تغییر طول ریل می‌شود کاهش می‌یابد و بنابراین حتی در صورتی که ریل دارای شکاف‌های انبساطی باشد نیز انبساط آن تا نصف کاهش می‌یابد.

5)

در ساخت پل‌ها نیز از وسیله‌ای به نام بست انبساطی انگشتی استفاده می‌شود تا از تخریب پل جلوگیری شود.

6)

قفل و کلید یک در و همچنین در و چارچوب در بهتر است هم‌جنس باشند. در این صورت انبساط و انقباض گرمایی هر دو به یک گونه خواهد بود و بنابراین تغییرات دمایی تأثیری بر جا گرفتن درست کلید در قفل یا در و چارچوب نخواهد گذاشت. البته اگر در و چارچوب هم جنس باشند نیز به دلیل اینکه چارچوب در میان مصالحی نصب شده است که جهت افزایش طول آنها برخلاف جهت افزایش طول چارچوب است، این اتفاق می‌تواند رخ دهد.

انبساط طولی:

اگر دمای میله‌ای به طول اولیۀ

L_{1}

را به اندازۀ

Δ T

افزایش دهیم طول میله به اندازۀ

Δ L

افزایش می‌یابد و رابطۀ زیر برقرار است:

Δ L = α L_{1} Δ T

L_{2} = L_{1} + Δ L = L_{1} + α L_{1} Δ T \Rightarrow

L_{2} = L_{1} (1 + α Δ T)

در رابطۀ بالا یکای

L_{1}

Δ L

باید یکسان باشد و یکای

Δ T

کلوین (

K

) یا درجۀ سلسیوس (

° C

) است.

α

ضریب انبساط طولی است که به جنس میله و اندکی به دما بستگی دارد. و با توجه به اینکه

Δ T = Δ θ

، یکای آن بر کلوین (

\frac{1}{K}

) یا بر درجۀ سلسیوس (

\frac{1}{° C}

) است.

☑ با توجه به رابطۀ بالا هرچه تغییر دمای میلهٔ فلزی بیشتر باشد، افزایش طول بیشتر است و هرچه طول اولیهٔ میله بزرگ‌تر باشد، به ازای یک تغییر دمای مشخص افزایش طول بیشتر خواهد بود. همچنین اگر دمای دو میلهٔ هم اندازه که جنس‌های آنها با هم متفاوت است را به یک اندازه افزایش دهیم، میزان افزایش طول آنها متفاوت است.

تألیفی

1 کدام گزینه نادرست است؟

با افزایش دمای جسم جامد، فاصلهٔ متوسط بین اتم‌ها افزایش می‌یابد و در نتیجه، جسم جامد منبسط می‌شود.
در مایع با افزایش دما حرکت کاتوره‌ای اتم‌ها و مولکول‌ها بیشتر می‌شود و باعث دورشدن آنها از هم می‌شود و حجم مایع افزایش می‌یابد.
ضریب انبساط طولی علاوه بر جنس میله اندکی به دما نیز بستگی دارد.
اگر دمای دو میلهٔ هم اندازه که جنس‌های آنها با هم متفاوت است را به یک اندازه افزایش دهیم، میزان افزایش طول آنها یکسان است.

پاسخ: گزینۀ 4

گزینۀ 4: با توجه به رابطۀ

Δ L = α L_{1} Δ T

هرچه تغییر دمای میلهٔ فلزی بیشتر باشد، افزایش طول بیشتر است و هرچه طول اولیهٔ میله بزرگ‌تر باشد، به ازای یک تغییر دمای مشخص افزایش طول بیشتر خواهد بود. همچنین اگر دمای دو میلهٔ هم اندازه که جنس‌های آنها با هم متفاوت است را به یک اندازه افزایش دهیم، میزان افزایش طول آنها متفاوت است.

تألیفی

2 ضریب انبساط طولی میله‌ای $4 \times 10^{- 5} (° C^{- 1})$ است. دمای این میله را چند درجه سلسیوس افزایش دهیم تا افزایش طول آن $\frac{1}{1000}$ طول اولیه‌اش باشد؟

$20$
$25$
$40$
$50$

پاسخ: گزینۀ 2

α = 4 \times 10^{- 5} (° C^{- 1}), Δ L = \frac{1}{1000} L_{1}

Δ L = α L_{1} Δ T

\Rightarrow \frac{1}{1000} L_{1} = 4 \times 10^{- 5} \times L_{1} \times Δ T

\Rightarrow Δ T = \frac{10^{5}}{10^{3} \times 4} = 25 ° C

ریاضی 93 خارج کشور

3 دو میلۀ فلزی $A$ و $B$ در دمای $20 ° C$ به ترتیب $50 c m$ و $70 c m$ می‌باشند. دمای دو میله را $30 ° C$ افزایش می‌دهیم. باز هم اختلاف طول آنها $20 c m$ می‌شود. نسبت ضریب انبساط طولی میلۀ $A$ به ضریب انبساط طولی میلۀ $B$ کدام است؟

$\frac{3}{7}$
$\frac{7}{3}$
$\frac{5}{7}$
$\frac{7}{5}$

پاسخ: گزینۀ 4

اختلاف طول دو میله بعد از افزایش دما همان

20 c m

باقی می‌ماند. یعنی دو میله به یک اندازه تغییر طول داشته‌اند:

Δ L_{B} = Δ L_{A} \Rightarrow α_{B} L_{1 B} Δ T = α_{A} L_{1 A} Δ T

\Rightarrow \frac{α_{A}}{α_{B}} = \frac{L_{1 B}}{L_{1 A}} = \frac{70}{50} = \frac{7}{5}

دماسنج نواری دوفلزه:

نوار دوفلزه (بی‌متال) از دو تیغهٔ فلزی متفاوت، مانند برنج و آهن ساخته شده است که سرتاسر به هم جوش داده شده یا پرچ شده‌اند. هرگاه این نوار، گرم یا سرد شود به علت اختلاف در ضریب انبساط طولی دو فلز، نوار خم می‌شود.

تألیفی

4 نمودار افزایش طول دو میلۀ $A$ و $B$ مطابق شکل است. دو میله را سرتاسر به هم جوش می‌دهیم و به آنها گرما می‌دهیم طوری که خم می‌شوند. کدام گزینه درست است؟

$α_{A} > α_{B}$
و
$A$
قوس بیرونی را تشکیل می‌دهد.
$α_{A} > α_{B}$
و
$A$
قوس درونی را تشکیل می‌دهد.
$α_{B} > α_{A}$
و
$B$
قوس بیرونی را تشکیل می‌دهد.
$α_{B} > α_{A}$
و
$B$
قوس درونی را تشکیل می‌دهد.

پاسخ: گزینۀ 3

شیب نمودار برابر است با

\frac{Δ L}{Δ T} = α L_{1}

. چون طول اولیۀ دو میله یکسان است هرچه شیب نمودار میله‌ای بیشتر باشد ضریب انبساط طولی آن بزرگ‌تر است، در نتیجه

α_{B} > α_{A}

و افزایش طول میلۀ

B

از میلۀ

A

بیشتر است و با خم شدن مجموعۀ دو میله، میلۀ

B

قوس بیرونی را تشکیل می‌دهد.

از این ویژگی می‌توان برای دماسنجی و ساختن دماسنج استفاده کرد. به این نوع دماسنج‌ها، دماسنج نواری دوفلزه گفته می‌شود.

دماپا (ترموستات):

از نوار دوفلزه برای ساخت وسیله‌ای به نام دماپا (ترموستات) نیز استفاده می‌شود. دماپا در بسیاری از وسایل الکتریکی مانند یخچال، آبگرمکن، کتری برقی و ... کاربرد دارد. در واقع دماپا کلیدی الکتریکی است که در آن، قطع و وصل جریان با استفاده از حسگرهای گرمایی انجام می‌شود. اغلب از نوارهای دوفلزه به عنوان حسگرهای گرمایی در دماپا استفاده می‌شود. شکل زیر یک مدار ساده را نشان می‌دهد که عبور جریان الکتریکی از آن باعث گرم شدن نوار دوفلزه می‌شود. وقتی دمای نوار به اندازهٔ معینی برسد، بر اثر خم شدن نوار، جریان قطع می‌شود. با قطع شدن جریان دمای تیغه کاهش می‌یابد و نوار دوباره به شکل قبلی خود باز می‌گردد و دوباره مدار وصل می‌شود.

تألیفی

5 کدام گزینه درست است؟

دماپا یا ترموستات کلیدی الکتریکی است که در آن، قطع و وصل جریان با استفاده از حسگرهای گرمایی انجام می‌شود.
اغلب از نوارهای دوفلزه به عنوان حسگرهای گرمایی در دماپا استفاده می‌شود.
اساس کار ترموستات و دماسنج نواری دوفلزه تفاوت در ضریب انبساط طولی فلزات بکار رفته در نوار دوفلزه است.
همه گزینه‌ها

پاسخ: گزینۀ 4

انبساط سطحی:

اگر دمای صفحه‌ای به مساحت اولیۀ

A_{1}

را به اندازۀ

Δ T

افزایش دهیم مساحت صفحه به طور تقریبی به اندازۀ

Δ A

افزایش می‌یابد و رابطۀ زیر برقرار است:

Δ A = 2 α A_{1} Δ T

A_{2} = A_{1} + Δ A = A_{1} + 2 α A_{1} Δ T \Rightarrow

A_{2} = A_{1} (1 + 2 α Δ T)

در رابطۀ بالا یکای

A_{1}

Δ A

باید یکسان باشد و یکای

Δ T

کلوین (

K

) یا درجۀ سلسیوس (

° C

) است.

α

ضریب انبساط طولی است و یکای آن بر کلوین (

\frac{1}{K}

) یا بر درجۀ سلسیوس (

\frac{1}{° C}

) است.

☑ ضریب انبساط سطحی برابر

2 α

است.

☑ با انبساط جسم جامد، شکل آن عوض نمی‌شود و همهٔ ابعاد آن به یک نسبت افزایش می‌یابد. این موضوع در مورد حفره یا سوراخی که درون یک صفحه وجود داشته باشد نیز صادق است.

تحلیل در این تحلیل نحوۀ به دست آوردن رابطۀ

Δ A = 2 α A_{1} Δ T

و علت تقریبی بودن آن را بررسی می‌کنیم. صفحه‌ای به ابعاد

a_{1}

b_{1}

را گرما می‌دهیم. بعد از منبسط شدن ابعاد صفحه به ترتیب

a_{2}

b_{2}

خواهد شد. با توجه به رابطۀ انبساط طولی خواهیم داشت:

Δ a = α a_{1} Δ T \Rightarrow a_{2} = a_{1} (1 + α Δ T)

Δ b = α b_{1} Δ T \Rightarrow b_{2} = b_{1} (1 + α Δ T)

A_{2} = a_{2} b_{2} = a_{1} (1 + α Δ T) b_{1} (1 + α Δ T)

\Rightarrow A_{2} = a_{1} b_{1} {(1 + α Δ T)}^{2} = a_{1} b_{1} (1 + 2 α Δ T + {(α Δ T)}^{2})

با توجه به اینکه

α

از مرتبۀ

10^{- 5}

است نتیجه می‌گیریم که جملۀ

{(α Δ T)}^{2}

عددی بسیار کوچک است و می‌توان از آن چشم پوشی کرد:

\Rightarrow A_{2} ≃ A_{1} (1 + 2 α Δ T + {(α Δ T)}^{2})

\Rightarrow A_{2} - A_{1} = Δ A ≃ 2 α A_{1} Δ T

تألیفی

6 دمای یک صفحۀ فلزی به ضریب انبساط طولی $α = 5 \times 10^{- 5} (° C^{- 1})$ را $250$ درجۀ سلسیوس افزایش می‌دهیم. مساحت آن چند درصد افزایش می‌یابد؟

$2$
$2 / 5$
$4$
$5$

پاسخ: گزینۀ 2

وقتی می‌خواهیم درصد تغییرات یک متغیر را حساب کنیم، نسبت تغییرات آن را به مقدار اولیۀ آن بدست می‌آوریم سپس در

100

ضرب می‌کنیم:

α = 5 \times 10^{- 5} (° C^{- 1}), Δ T = 250 ° C

\frac{Δ A}{A_{1}} \times 100 = ?

Δ A = 2 α A_{1} Δ T \Rightarrow \frac{Δ A}{A_{1}} = 2 α Δ T

\Rightarrow \frac{Δ A}{A_{1}} = 2 \times 5 \times 10^{- 5} \times 250 = 25 \times 10^{- 3}

\Rightarrow \frac{Δ A}{A_{1}} \times 100 = 25 \times 10^{- 3} \times 100 = 2 / 5

اگر از ما درصد تغییر طول یک ضلع آن صفحه را خواسته بود باید نسبت

\frac{Δ L}{L_{1}}

را در

100

ضرب می‌کردیم:

\frac{Δ A}{A_{1}} = 2 α Δ T, \frac{Δ L}{L_{1}} = α Δ T

\Rightarrow \frac{Δ A}{A_{1}} = 2 \frac{Δ L}{L_{1}}

☑ درصد تغییرات مساحت دو برابر درصد تغییرات طول است.

تجربی 85

7 در درون یک مکعب فلزی به ضلع $20 c m$ حفرۀ خالی کروی به شعاع $5 c m$ وجود دارد. اگر در اثر افزایش دما ضلع مکعب به اندازۀ $0 / 004$ میلی‌متر افزایش یابد، شعاع حفره ............ می‌یابد.

$0 / 001$
میلی‌متر کاهش
$0 / 001$
میلی‌متر افزایش
$0 / 003$
میلی‌متر کاهش
$0 / 003$
میلی‌متر افزایش

پاسخ: گزینۀ 2

دما افزایش پیدا کرده و مکعب منبسط شده است بنابراین شعاع حفره نیز به همان نسبت افزایش پیدا می‌کند:

L_{1} = 20 c m, Δ L = 0 / 004 m m

R_{1} = 5 c m, Δ R = ?

\frac{Δ L}{Δ R} = \frac{L_{1} α Δ T}{R_{1} α Δ T} \Rightarrow \frac{0 / 004}{Δ R} = \frac{20}{5}

\Rightarrow Δ R = 0 / 001 m m

انبساط حجمی:

اگر دمای جسمی جامد یا مایع به مساحت اولیۀ

V_{1}

را به اندازۀ

Δ T

افزایش دهیم حجم جسم به اندازۀ

Δ V

افزایش می‌یابد و رابطۀ زیر برقرار است:

Δ V = β V_{1} Δ T

V_{2} = V_{1} + Δ V = V_{1} + β V_{1} Δ T \Rightarrow

V_{2} = V_{1} (1 + β Δ T)

در رابطۀ بالا یکای

V_{1}

Δ V

باید یکسان باشد و یکای

Δ T

کلوین (

K

) یا درجۀ سلسیوس (

° C

) است.

β

ضریب انبساط حجمی است و یکای آن بر کلوین (

\frac{1}{K}

) یا بر درجۀ سلسیوس (

\frac{1}{° C}

) است.

☑ ضریب انبساط حجمی با تقریب مناسبی برابر

3 α

است.

β = 3 α

ریاضی 91

8 به یک میله آنقدر گرما می‌دهیم تا طول آن یک درصد افزایش یابد. حجم آن تقریباً چند درصد افزایش می‌یابد؟

$0 / 5$
$1$
$2$
$3$

پاسخ: گزینۀ 4

درصد تغییرات طول برابر است با

\frac{Δ L}{L_{1}} \times 100

و درصد تغییرات حجم برابر است با

\frac{Δ V}{V_{1}} \times 100

\frac{Δ V}{V_{1}} = 3 α Δ T, \frac{Δ L}{L_{1}} = α Δ T

\Rightarrow \frac{Δ V}{V_{1}} = 3 \frac{Δ L}{L_{1}}

☑ درصد تغییرات حجم سه برابر درصد تغییرات طول است.

☑ انبساط حجمی جامدها عموماً از مایعات بسیار کمتر است به همین دلیل وقتی ظرفی پر از مایع را گرم کنیم، بر اثر انبساط مقداری از مایع به بیرون از ظرف می‌ریزد.

تألیفی

9 یک ظرف شیشه‌ای به حجم یک لیتر در دمای $30 ° C$ به طور کامل از گلیسیرین پر شده است. اگر دما را به $50 ° C$ برسانیم، چند سانتی‌متر مکعب گلیسیرین از ظرف بیرون می‌ریزد؟ ( $α_{شیشه} = 10^{- 5} \frac{1}{K}$ و $β_{گلیسیرین} = 5 \times 10^{- 4} \frac{1}{K}$ )

$47$
$4 / 7$
$94$
$9 / 4$

پاسخ: گزینۀ 4

در این افزایش دما حجم ظرف و گلیسیرین هر دو افزایش می‌یابد اما چون افزایش حجم مایعات از جامدات بیشتر است مقداری گلیسیرین از ظرف بیرون می‌ریزد:

1 L = 1000 c m^{3}, Δ T = 50 - 30 = 20 ° C

Δ V_{گلیسیرین} - Δ V_{ظرف} = β_{گلیسیرین} V_{1} Δ T - 3 α_{شیشه} V_{1} Δ T

\Rightarrow Δ V_{گلیسیرین} - Δ V_{ظرف} = (β_{گلیسیرین} - 3 α_{شیشه}) V_{1} Δ T

= (5 \times 10^{- 4} - 3 \times 10^{- 5}) \times 10^{3} \times 20 = 9 / 4 c m^{3}

رابطهٔ چگالی با تغییر دما:

افزایش دما موجب افزایش حجم اجسام می‌شود ولی بر جرم آنها تأثیری ندارد. با توجه به رابطۀ

ρ = \frac{m}{V}

چگالی با حجم رابطۀ معکوس دارد و چگالی اجسام با افزایش دما کاهش می‌یابد.

دمای جسمی با چگالی

ρ_{1}

و حجم

V_{1}

را افزایش می‌دهیم. چگالی و حجم جسم در دمای جدید به ترتیب

ρ_{2}

V_{2}

خواهد شد:

ρ = \frac{m}{V}, V_{2} = V_{1} (1 + β Δ T)

\frac{ρ_{2}}{ρ_{1}} = \frac{V_{1}}{V_{2}} = \frac{V_{1}}{V_{1} (1 + β Δ T)}

ρ_{2} = \frac{ρ_{1}}{1 + β Δ T}

اگر صورت و مخرج رابطۀ بالا را در

1 - β Δ T

ضرب کنیم خواهیم داشت:

ρ_{2} = \frac{ρ_{1}}{1 + β Δ T} \times \frac{1 - β Δ T}{1 - β Δ T}

\Rightarrow ρ_{2} = \frac{ρ_{1} (1 - β Δ T)}{1 - {(β Δ T)}^{2}}

با توجه به اینکه

β

از مرتبۀ

10^{- 3}

است می‌توان از جملۀ

{(β Δ T)}^{2}

چشم پوشی کرد، در نتیجه:

ρ_{2} = ρ_{1} (1 - β Δ T)

نمودار تغییرات چگالی بر حسب دما برای یک جسم جامد

ریاضی 90 خارج کشور

10 دمای یک میلۀ فلزی از $θ_{1}$ به $θ_{2}$ می‌رسد. اگر طول آن $0 / 1$ درصد افزایش یابد، چگالی آن تقریباً ............

$0 / 1$
درصد کاهش می‌یابد.
$0 / 3$
درصد کاهش می‌یابد.
$0 / 1$
درصد افزایش می‌یابد.
$0 / 3$
درصد افزایش می‌یابد.

پاسخ: گزینۀ 2

با توجه به صورت سوال طول میله

0 / 1

درصد افزایش یافته، یعنی:

\frac{Δ L}{L_{1}} \times 100 = 0 / 1 \Rightarrow \frac{Δ L}{L_{1}} = 10^{- 3}

Δ L = α L_{1} Δ T \Rightarrow \frac{Δ L}{L_{1}} = α Δ T = 10^{- 3}

ρ_{2} = ρ_{1} (1 - β Δ T) \Rightarrow Δ ρ = - ρ_{1} β Δ T

\frac{Δ ρ}{ρ_{1}} = - β Δ T \overset{β = 3 α}{\to} = - 3 α Δ T = - 3 \times 10^{- 3}

\Rightarrow \frac{Δ ρ}{ρ_{1}} \times 100 = - 0 / 3

انبساط غیرعادی آب:

حجم بیشتر مایع‌ها با کم شدن دما کاهش و در نتیجه چگالی آنها افزایش می‌یابد، ولی رفتار آب در محدوده دمایی

0 ° C

تا

4 ° C

متفاوت است؛ یعنی در این محدوده با کاهش دما، حجم آب افزایش و در نتیجه چگالی آن کاهش می‌یابد.

☑ با توجه به نمودار بالا آب در دمای

4 ° C

کمترین حجم و بیشترین چگالی را دارد.

این پدیده باعث می‌شود که آب از بالا یخ بزند. یعنی در زمستان وقتی آب سطح دریاچه‌ها از دمای

4 ° C

پایین‌تر می‌رود چگالی آن کاهش می‌یابد و روی سطح دریاچه می‌ماند تا یخ بزند، در حالی که آب زیر دریاچه هنوز مایع است و دمایی بیش از صفر درجه دارد. اگر آب دریاچه‌ها از پایین به بالا یخ می‌زد، حیات گیاهی و جانوری در عمق دریاچه‌ها از بین می‌رفت.

رفتار شگفت‌انگیز آب را می‌توان با ساختار مولکول‌های آن در یخ توضیح داد. مولکول‌های آب در یخ شبکه‌ای بلوری تشکیل می‌دهند، به طوری که مولکول‌ها در بعضی نواحی خیلی به هم نزدیک‌اند و در نواحی دیگر، بین آنها فضای خالی وجود دارد. وقتی آب از یخ به حالت مایع تبدیل می‌شود، ساختار شبکهٔ بلوری درهم می‌شکند و آرایش مولکول‌های آن یکنواخت‌تر می‌شود و در نتیجه حجم اشغال شده کاهش می‌یابد.

تألیفی

11 دمای مقداری آب را از $7 ° C$ تا $3 ° C$ کاهش می‌دهیم. حجم آن چگونه تغییر می‌کند؟

کاهش می‌یابد.
ابتدا کاهش سپس افزایش می‌یابد.
افزایش می‌یابد.
ابتدا افزایش سپس کاهش می‌یابد.

پاسخ: گزینۀ 2

تا زمانی که دما به

4 ° C

برسد حجم آن کاهش و برای دمای کمتر از

4 ° C

حجم آن افزایش می‌یابد.
دقت کنید که چگالی با حجم رابطۀ معکوس دارد یعنی تا زمانی که دما به

4 ° C

برسد چگالی آن افزایش و برای دمای کمتر از

4 ° C

چگالی آن کاهش می‌یابد.

☑ مقداری مایع درون ظرفی می‌ریزیم و دمای آن را افزایش می‌دهیم. با صرف نظر کردن از انبساط کف ظرف، حجم مایع زیاد ‌می‌شود و ارتفاع آن در ظرف بالا می‌آید اما فشار و نیروی وارده از طرف مایع به کف ظرف ثابت می‌ماند زیرا با افزایش دما حجم زیاد شده است اما جرم مایع ثابت است.

P = \frac{F}{A} = \frac{m g}{A}

دقت کنید که در رابطۀ

P = ρ g h

افزایش حجم ارتفاع را زیاد کرده اما چون چگالی کم می‌شود در نهایت فشار ثابت می‌ماند.

تألیفی

12 مقداری آب $8 ° C$ درون ظرفی می‌ریزیم و دمای آن را تا $2 ° C$ پایین می‌آوریم. با صرف نظر کردن از انبساط ظرف، فشار و نیروی وارده از طرف آب به کف ظرف چگونه تغییر می‌کند؟

کاهش می‌یابد.
ثابت می‌ماند.
ابتدا افزایش سپس کاهش می‌یابد.
ابتدا کاهش سپس افزایش می‌یابد.

پاسخ: گزینۀ 2

تغییرات دما باعث تغییر در حجم و چگالی می‌شود اما چون تأثیری در وزن مایع ندارد با توجه به رابطۀ

(P = \frac{m g}{A})

تأثیری در فشار و نیروی وارده به کف ظرف ندارد.

0 رای 
دفتر 
نظر 

بعدی قبلی

هیچ نظری ثبت نشده

×

اندازه‌گیری
کار و انرژی
ویژگی‌های ماده
گرما
ترمودینامیک
الکتریسیته ساکن
جریان الکتریکی و مدار
مغناطیس
القای الکترومغناطیسی
حرکت شناسی
دینامیک
نوسان و موج
برهم کنش‌های موج
فیزیک اتمی
فیزیک هسته‌ای
مفاهیم ریاضی

حمایت مالی

حمایت مالی داوطلبانه و اختیاری

فیزیک

جستجوی درسنامه

جستجوی پیشرفتۀ تست

فیزیک

گرما

انبساط گرمایی

1)

2)

3)

4)

5)

6)

انبساط طولی:

دماسنج نواری دوفلزه:

دماپا (ترموستات):

انبساط سطحی:

انبساط حجمی:

رابطهٔ چگالی با تغییر دما:

انبساط غیرعادی آب:

حمایت مالی