वॉल्यूमेट्रिक फैलाव क्या है? (इसके साथ)

वॉल्यूमेट्रिक फैलाव एक शारीरिक घटना है जिसका अर्थ है शरीर के तीन आयामों में भिन्नता। गर्मी के अधीन होने पर अधिकांश पदार्थों का आयतन या आयाम बढ़ जाता है; यह एक घटना है जिसे थर्मल विस्तार के रूप में जाना जाता है, हालांकि ऐसे पदार्थ भी हैं जो गर्म होने पर अनुबंध करते हैं.

यद्यपि ठोसों के लिए मात्रा परिवर्तन अपेक्षाकृत कम होते हैं, वे बड़े तकनीकी महत्व के होते हैं, मुख्यतः उन स्थितियों में जहां यह एक अलग तरीके से विस्तार करने वाली सामग्रियों में शामिल होने के लिए वांछित है।.

कुछ ठोस का आकार गर्म होने पर विकृति से ग्रस्त होता है और कुछ दिशाओं में विस्तार कर सकता है और दूसरों में अनुबंध कर सकता है। हालांकि, जब कुछ निश्चित आयामों में केवल फैलाव होता है, तो ऐसे विस्तार के लिए एक वर्गीकरण होता है:

• रेखीय फैलाव तब होता है जब किसी विशेष आयाम में भिन्नता शरीर की लंबाई, चौड़ाई या ऊँचाई के रूप में होती है.
• सतही फैलाव वह है जहां तीन में से दो आयामों में भिन्नता प्रबल होती है.
• अंत में, वॉल्यूमेट्रिक फैलाव का तात्पर्य शरीर के तीन आयामों में भिन्नता है.

सूची

• 1 थर्मल विस्तार से संबंधित बुनियादी अवधारणाएँ
  • 1.1 ऊष्मीय ऊर्जा
  • 1.2 गर्मी
  • 1.3 तापमान
• 2 थर्मल विस्तार के मूल गुण क्या हैं?
• 3 थर्मल विस्तार का मूल कारण क्या है?
  • 3.1 रैखिक विस्तार
  • 3.2 सतह का पतला होना
  • 3.3 वॉल्यूमेट्रिक फैलाव
• 4 उदाहरण
• 5 ग्रंथ सूची

थर्मल विस्तार से संबंधित बुनियादी अवधारणाएँ

ऊष्मीय ऊर्जा

पदार्थ परमाणुओं से बना होता है जो निरंतर गति में होते हैं, या तो हिलते या कंपते हैं। गतिज ऊर्जा (या गति) जिसके साथ परमाणुओं की चाल को थर्मल ऊर्जा कहा जाता है, वे जितनी तेजी से चलती हैं, उतनी ही अधिक थर्मल ऊर्जा उनके पास होती है.

गर्मी

ऊष्मा वह ऊष्मीय ऊर्जा है जो दो या अधिक पदार्थों के बीच या एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ पर स्थूल पैमाने पर स्थानांतरित होती है। इसका मतलब यह है कि एक गर्म शरीर अपनी तापीय ऊर्जा का हिस्सा छोड़ सकता है और उसके करीब एक शरीर को प्रभावित कर सकता है.

हस्तांतरित तापीय ऊर्जा की मात्रा पास के शरीर की प्रकृति और उन्हें अलग करने वाले माध्यम पर निर्भर करती है.

तापमान

तापमान की अवधारणा गर्मी के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए मौलिक है, एक शरीर का तापमान अन्य शरीर में गर्मी को स्थानांतरित करने की क्षमता का माप है.

आपसी संपर्क में दो शरीर या एक उपयुक्त माध्यम (हीट कंडक्टर) द्वारा अलग किए गए एक ही तापमान पर होंगे यदि उनके बीच कोई गर्मी प्रवाह नहीं है। इसी तरह, एक बॉडी एक्स एक बॉडी से अधिक तापमान पर पाया जाएगा और अगर गर्मी एक्स से वाई तक बहती है.

थर्मल विस्तार के मूल गुण क्या हैं?

यह स्पष्ट रूप से एक तापमान परिवर्तन से संबंधित है, उच्च तापमान, अधिक से अधिक विस्तार। यह सामग्री की आंतरिक संरचना पर भी निर्भर करता है, थर्मामीटर में पारे का विस्तार उस कांच के विस्तार से बहुत अधिक होता है, जिसमें यह होता है.

थर्मल विस्तार का मूल कारण क्या है?

तापमान में वृद्धि का अर्थ है किसी पदार्थ में व्यक्तिगत परमाणुओं की गतिज ऊर्जा में वृद्धि। एक ठोस में, एक गैस के विपरीत, परमाणु या अणु एक साथ निकटता से होते हैं, लेकिन उनकी गतिज ऊर्जा (छोटे और तेजी से कंपन के रूप में) परमाणुओं या अणुओं को एक दूसरे से अलग करती है.

पड़ोसी परमाणुओं के बीच यह अलगाव लगातार बड़ा होता जाता है और ठोस के आकार में वृद्धि होती है.

सामान्य परिस्थितियों में अधिकांश पदार्थों के लिए, कोई पसंदीदा दिशा नहीं होती है जिसमें थर्मल विस्तार होता है, और तापमान में वृद्धि से प्रत्येक आयाम में एक निश्चित अंश द्वारा ठोस का आकार बढ़ जाएगा.

रैखिक फैलाव

फैलाव का सबसे सरल उदाहरण एक आयाम (रैखिक) में विस्तार है। यह प्रयोगात्मक रूप से पाया जाता है कि किसी पदार्थ की लंबाई aL में परिवर्तन तापमान allyT और प्रारंभिक लंबाई Lo (चित्र 1) में परिवर्तन के समानुपाती होता है। हम निम्नलिखित तरीके से इसका प्रतिनिधित्व कर सकते हैं:

DL = aLoDT

जहां α आनुपातिकता का गुणांक है जिसे रैखिक विस्तार का गुणांक कहा जाता है और प्रत्येक सामग्री की विशेषता है। इस गुणांक के कुछ मूल्यों को तालिका ए में दिखाया गया है.

रैखिक विस्तार का गुणांक उन सामग्रियों के लिए अधिक होता है जो अपने तापमान को बढ़ाने वाले प्रत्येक डिग्री सेंटीग्रेड के लिए अधिक विस्तार का अनुभव करते हैं.

सतह का पतला होना

जब एक विमान को एक ठोस शरीर के अंदर ले जाया जाता है, ताकि यह विमान वह हो जो थर्मल विस्तार (चित्र 2) से गुजरता है, इस क्षेत्र में परिवर्तन ΔA द्वारा दिया जाता है:

DA = 2aA0

जहां oA प्रारंभिक क्षेत्र Ao में परिवर्तन है, theT तापमान में परिवर्तन है और α गतिशील विस्तार का गुणांक है.

वॉल्यूमेट्रिक फैलाव

पिछले मामलों की तरह, वॉल्यूम beV में परिवर्तन को संबंध (चित्र 3) के साथ अनुमानित किया जा सकता है। यह समीकरण आमतौर पर इस प्रकार लिखा जाता है:

DV = bVoDT

जहां vol वॉल्यूमेट्रिक विस्तार का गुणांक है और लगभग 3α τα τα theλα 2 के बराबर है, कुछ सामग्रियों के लिए वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक के मान दिखाए गए हैं.

सामान्य तौर पर, पदार्थ तापमान में वृद्धि के तहत विस्तार करेंगे, पानी इस नियम का सबसे महत्वपूर्ण अपवाद है। 4 .C से अधिक होने पर इसका तापमान बढ़ने पर पानी फैलता है.

हालाँकि, यह 4 ° C से 0 ° C की सीमा में अपने तापमान को कम करने पर भी फैलता है। यह प्रभाव तब देखा जा सकता है जब पानी को एक रेफ्रिजरेटर के अंदर डाला जाता है, पानी जमने पर फैलता है और इस विस्तार से इसके कंटेनर से बर्फ को निकालना मुश्किल होता है.

उदाहरण

वॉल्यूमेट्रिक फैलाव में अंतर एक गैस स्टेशन में दिलचस्प प्रभाव पैदा कर सकता है। एक उदाहरण एक टैंक में गैसोलीन का टपकना है जो सिर्फ एक गर्म दिन के दौरान भरा गया है.

गैसोलीन को डाला जाने पर स्टील टैंक को ठंडा करता है, और गैसोलीन और टैंक दोनों का विस्तार आसपास की हवा के तापमान के साथ होता है। हालांकि, गैसोलीन स्टील की तुलना में बहुत तेजी से फैलता है, और इस तरह टैंक से बाहर टपकता है.

गैसोलीन और टैंक के बीच विस्तार में जो अंतर होता है, उसमें ईंधन स्तर संकेतक को पढ़ते समय समस्याएं हो सकती हैं। एक टैंक में छोड़े गए गैसोलीन (द्रव्यमान) की मात्रा जब सूचक तक पहुँचती है तो सर्दियों की तुलना में गर्मियों में कम होती है.

चेतावनी प्रकाश आने पर दोनों स्टेशनों पर गैसोलीन की मात्रा समान होती है, लेकिन क्योंकि गर्मी के दौरान गैसोलीन पतला हो जाता है, इसका द्रव्यमान कम होता है.

एक उदाहरण के रूप में, इसे 60L की क्षमता के साथ एक पूर्ण स्टील गैसोलीन टैंक माना जा सकता है। यदि टैंक और गैसोलीन का तापमान 15ºC है, तो 35ºC के तापमान तक पहुँचने पर कितनी गैस छोड़ी जाएगी?

तापमान बढ़ने से टैंक और गैसोलीन की मात्रा बढ़ेगी, लेकिन पेट्रोल टैंक से अधिक बढ़ेगा। तो, स्पिल्ड गैसोलीन आपके वॉल्यूम परिवर्तनों का अंतर होगा। वॉल्यूम विस्तार की गणना के बाद वॉल्यूम विस्तारक समीकरण का उपयोग किया जा सकता है:

तापमान में वृद्धि के कारण फैलने वाला आयतन इस प्रकार है:

इन 3 समीकरणों को एक में मिलाकर, हमारे पास है:

तालिका 2 से वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक के मान प्राप्त होते हैं, मानों को प्रतिस्थापित करते हुए:

यद्यपि 60 एल टैंक की तुलना में स्पिल्ड गैस की यह मात्रा अपेक्षाकृत महत्वहीन है, लेकिन गैसोलीन और स्टील के तेजी से फैलने के बाद से यह प्रभाव आश्चर्यजनक है.

ग्रन्थसूची

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