اثر گرما بر حجم مواد

گرما حجم مواد را تغيير مي دهد. اين پديده را قانون انبساط و انقباض چنين بيان مي كند.

وقتي جسمي در اثر گرما جاي بيشتري اشتغال مي كند و بزرگتر مي شود گوييم منبسط شده است و هنگامي كه جسم در اثر سرما فضاي كمتري اشغال مي كند و كوچكتر مي شود مي گوييم منقبض شده است.
اگر بادكنكي را به دهانه يك بطري شيشه اي خالي ببنيدم و بطري را درون ظرف آب داغ بگذاريم بادكنك باد مي شود علت اين پديده انبساط هواي درون بادكنك بر اثر گرماست اگر بطري را درون مخلوط آب و يخ بگذاريم بادكنك دوباره چروكيده مي شود.

«دما»
دانش آموزان پيش از آن كه به مدرسه بروند، تفاوت گرمي و سردي را مي دانند. گرما و سرما از مفاهيمي هستند كه ما آن ها را از طريق تجربه ياد مي گيريم. حتي مردم بدوي هم از اين احساس ها آگاهي داشتند اما به مرور زمان، انسان به ضرورت اندازه گيري گرما و سرما پي برد و دماسنج ميزان گرمي و سردي اجسام را بر حسب كميتي اندازه گيري مي كند كه ما آن را دما مي ناميم.
در همه دماسنج ها يكي از سه مقياس دما مورد استفاده قرار مي گيرد. اين مقياس ها عبارت اند از: مقياس سلسيوس (سانتي گراد)، مقياس كلوين و مقياس فارنهايت. در كارهاي علمي و فني، فقط از مقياس هاي سلسيوس و كلوين استفاده مي شود. هر كميتي كه با دما تغيير كند، مي تواند اساس كار يك دماسنج قرار گيرد. در دماسنج معمولي از اين خاصيت استفاده مي شود كه مايعات در اثر گرما منبسط مي شوند. مايع موجود در مخزن ، لوله ي باريك متصل به مخزن را نيز تا حدودي پر مي كند. چون مايع در اثر افزايش دما منبسط مي شود، ارتفاع مايع در لوله مي تواند معيار اندازه گيري دما باشد. رابطه ي بين كلوين و درجه ي سلسيوس به صورت273 + T=θ  است: «T» بر حسب كلوين و «θ» بر حسب درجه ي سلسيوس است.

 چرا گرما سبب انبساط مواد مي شود. (گرما و حركت مولكولي)
مي دانيد كه ماده از مولكول ها تشكيل شده است اين مولكول ها ساكن نيستند بلكه دائما" در حـال حركت هستند نوع حركت آن ها به حالت ماده بستگي دارد يكي از اثرهاي گرما برماده اين است كه حركت آن ها را سريع تر مي كند و فاصله مولكول هـا را افزايش مي دهد در نتيجـه موجب افزايش طول سطح و حجم جامدات و حجم مايعات و گازها مي شود.
 

«چرا گرما سبب انبساط مواد مي شود؟»
از دانش آموزان بخواهيد با توجه به اين كه مواد از مولكول ها تشكيل شده اند، مولكول هاي يك جسم جامد مانند آهن را در دو حالت سرد و گرم رسم كنند. سپس از چند دانش آموز بخواهيد شكل هاي پيشنهادي خود را روي تخته بكشند و در مورد آنها توضيح دهند. شكل هايي را بپذيريد كه در آنها مولكول هاي جسم گرم نسبت به مولكول هاي جسم سرد با فاصله ي بيشتري در كنار هم قرار گرفته باشند. سپس بر اساس نظريه ي مولكولي براي دانش آموزان توضيح دهيد.
وقتي دماي ماده اي بالا رود جنبش مولكول هاي آن زيادتر مي شود و وقتي دما كاهش يابد جنبش مولكول هاي آن كم تر مي شود. با افزايش جنبش مولكول ها، برخورد مولكول ها با هم بيشتر و شديدتر شده در نتيجه از هم دور مي شوند. با دور شدن مولكول ها از هم، فضاهاي خالي بين آنها نيز بيش تر مي شود، بنابراين حجم ماده افزايش مي يابد. شكل زير وضعيت مولكول هاي يك ماده را در حالت گرم و سرد نشان مي دهد:

«انبساط گرمايي»
به تجربه ثابت شده است كه بيش تر مواد بر اثر افزايش دما منبسط مي شوند. هر جسمي كه گرم شود، در جهتي منبسط مي گردد كه فاصله ي مولكول ها و ذره هاي آن از يك ديگر افزايش يابد. وقتي بك ميله ي فولادي گرم مي شود، نه تنها طول آن بلكه قطر ميله و در نتيجه، حجم آن هم افزايش مي يابد. انبساط گرمايي، همه ي ابعاد جسم را به تناسب افزايش مي دهد. اگر يك ورقه ي فلزي مربع شكل كه داراي يك سوراخ است گرم شود، مساحت مربع و مساحت سوراخ داخل آن، هردو به يك نسبت افزايش مي يابد. اين امر در مورد همه ي مواد همسان گرد (موادي كه خواص فيزيكي آنها در تمام جهات يكسان است). درست است. شيشه، سيم مسي، ظروف آلومينيمي و ابزارهاي فولادي از جمله ي اين گونه موادند. انبساط و انقباض گرمايي معمولا " پديده ي مهمي به نظر نمي رسد و اغلب از آن چشم مي پوشند اما در برخي موارد، اين چشم پوشي نتايج ناگواري به دنبال دارد: مثلا" در نظر نگرفتن فاصله ي لازم براي انبساط گرمايي باعث كج شدن خطوط راه آهن و خروج قطارها از ريل مي شود. انرژي مولكول هاي جسم مايع و جامد در دماهاي پايين زياد نيست اما همين كه دما افزايش مي يابد، دامنه ي ارتعاش مولكول ها زياد مي شود و انرژي آنها به حدي مي رسد كه مولكول هاي مجاور را از جايشان حركت مي دهند. بدين ترتيب، اين مولكول ها در مقايسه با مولكول هايي كه در فضايي با دماي پايين تر قرار گرفته اند، جاي بيشتري را اشغال مي كنند: بنابراين، همراه با افزايش دما معمولا" جسم انبساط پيدا مي كند. انبساط بر اثر افزايش دما را «انبساط گرمايي» مي نامند. انبساط گرمايي هر بعد جسم جامد مانند طول، عرض يا ضخامت را «انبساط خطي» مي نامند كه از رابطه ي Δl=L₀  a ΔT به دست مي آيد. «L₀» طول اوليه و«α» ضريب انبساط خطي و «ΔΤ» افزايش دما و«Δl» تغيير طول است.
انبساط گرمايي در مورد يك سطح جامد را «انبساط گرمايي سطحي» مي نامند. تغيير سطح يك جسم جامد در اثر تغيير دما از رابطه ي ΔΑ= A₁ (2a) ΔΤ  به دست مي آيد كه در آن، ضريب انبساط سطحي با تقريب خوبي برابر با   a2  است و برابر است با تغيير نسبي مساحت A به ازاي يك درجه تغيير دما. تغيير نسبي حجم V نيز به ازاي يك درجه تغيير دما براي يك جسم جامد همسان گرد مساوي با a3 است.
انبساط گـرمـايـي حجمـي، تغيير حجم يك جسم در اثر تغيير دمـاست كه ايـن تغييـر براي جسم جامد از رابطه ي     ΔV= V₀ × 3a ×ΔΤ   به دست مي آيد.
 

ظرف پر از آب را هم اگر حرارت دهيم سرريز مي شود.

البته ميزان تغيير حجم مواد(انبساط و انقباض ) يكسان نيست بلكه به نوع ماده بستگي دارد.

جدول ضريب انبساط حجمي

بطور كلي

يعني

ناگفته نماند كه در بين مواد جامد ميزان انبساط فلزات از نافلزات بيشتر و ميزان انبساط فلزات هم يكسان نيست.

تفسیر کنید
حجم هاي مساوي از چند ماده را به يك اندازه گرم كرده ايم. نمودار زير مقدار افزايش حجم هر كدام را نشان مي دهد.
الف- در بين سه حالت ماده( جامد- مايع- گاز) انبساط كدام حالت از همه بيشتر است؟
ب- آيا مقدار انبساط دو نوع اصلي مواد جامد( فلزها و نافلزها) را مي توانيد با هم مقايسه كنيد؟

انبساط مواد گوناگون و علت انبساط مواد در اثر گرما
دانش آموزان فعاليت «تفسيركنيد» زير را انجام دهند آنها در اين فعاليت با نوعي نمودار ستوني آشنا مي شوند. شما مي توانيد در سؤالات ارزش يابي از اين نوع نمودارها استفاده كنيد.
اگر دانش آموزي درباره ي معناي عبارت «تفسيركنيد» سؤال كرد، براي او توضيح دهيد كه گاهي ما درباره ي علت يك واقعيت فكر مي كنيم و آن را توضيح مي دهيم: به اين كار «تفسير كردن» مي گويند.
همان طور كه در شكل مشخص است، دانش آموزان بايد نتيجه بگيرند كه ميزان انبساط ماده به حالت گازي از ميزان انبساط ساير حالت هاي ماده (جامد و مايع) بيشتر است و از ميان مواد جامد، نيز ميزان انبساط فلزها بيشتر است.

 

انبساط مايعات
به علت آن كه مايعات داراي حجم مي باشند بنابراين، فقط انبساط حجمي دارند انبساط مايعات خيلي بيش تر از انبساط جامدات مي بـاشد به بيـان ديگر ضريب انبساط حجمي مـايعـات از ضريب انبساط حجمي جامدات بزرگ تر است. مطابق تعريف، اندازه انبساط واحد حجم از هـر مـايع را هنگـامي كه دماي آن يك درجه كلوين افزايش يابد، ضريب انبساط حجمي يـا مطلق آن جسم مايع مي نامند. اگـر V حجم مايع در دما T1و V2 حجم آن در دمـاي T2 باشد  ∆T =T2 -T1  افزايش دمـاي جسم مـايع باشد ضريب انبساط مطلق مايع برابر خواهد بود با كه داريم:

(a=(V2-V1)/(V1 ∆T
(V2= V1 (1 + a∆T 
 

داستان انبساطي:

 هفته آخر شهريور ماه بود مهدي و خانواده اش عازم سفر زيارتي مشهد مقدس شدند بعد از اذان صبح و اقامه نماز به راه افتادند چند كيلومتري كه از شهر بيرون رفتند جهت صرف صبحانه توقف كردند چاي و لوازم صبحانه را آماده كردند هواي صبحگاهي اندكي سرد بود همين كه مادر چاي را درون ليواني هاي شيشه اي ريخت يكي از ليوانها ترك برداشت مهدي با تعجب علت را پرسيد پدرش كه دبير علوم بود پاسخ داد چاي داغ سبب انبساط ناگهاني ديواره دروني ليوان شده و چون ديواره بيروني مانع از اين انبساط مي شود ممكن است ليوان ترك بردارد.
پس از صرف صبحانه به راه افتادند شور و شوق فراواني وجود بچه ها را فراگرفته بود.
هنگام ظهر جهت اقامه نماز، صرف نهار و استراحت در منطقه خوش آب و هوايي در جاده هراز توقف كردند. پس از نماز و نهار بچه ها مشغول بازي شدند توپ آنها رفته رفته كم بادتر مي شد. مهدي تصور مي كرد توپشان پنچر شده اما پدر گفت چون هواي اينجا سرد است هواي درون توپ منقبض مي شود لذا كم بادتر به نظر مي رسد.
هنگام گشت و گذار ناگهان فاصله بين قطعات رآه آهني كه از آن منطقه مي گذشت توجه مهدي را به خود جلب كرد مهدي مي پنداشت كه ريلها شكسته اند اما پدرش گفت اين فاصله ها براي جلوگيري از شكستن يا كج شدن ريلها هنگام انبساط آنهاست.
هنگامي كه به مشهد رسيدند بعد از زيارت حرم مطهر حضرت رضا(ع) جهت خريد به بازار رفتند مهدي كه قرار است به كلاس اول راهنمايي برود براي درس علوم يك دماسنج خريد در زمانهاي مختلف حركت مايع رنگين دماسنج را زير نظر گرفت اما نمي دانست چگونه مايع رنگين در دماسنج بالا و پايين مي رود.
پدرش توضيع داد: درون لوله شيشه اي و نازك دماسنج اندكي مايع رنگين(جيوه يا الكل) وجود دارد هنگامي كه دماسنج در جاي گرم قرار مي گيرد مايع رنگين منبسط مي شود و ناچار در لوله بالا ميرود و هنگامي كه در جاي سرد قرار گيرد مايع رنگين منقبض شده پايين مي آيد. چون هنگام بازشدن مدارس نزديك بود خانواده مهدي پس از سه روز اقامت در مشهد به شهر خود مراجعت كردند.

پديده هايي كه مهدي با آنها روبرو شد وپديده هاي بي شمار ديگري وجود دارند كه با اصل انبساط و انقباض قابل توضيح هستند از جمله:
- از خودنويس پر از جوهر در روزهاي گرم جوهر تراوش ميكند.
- سيمهاي برق را بين تيرها كمي شل مي بندند.
- گاهي در هواي گرم لاستيك اتومبيل ها مي تركند.

سعي كنيد با استفاده از قانون انبساط و انقباض براي هر يك از موارد بالا توضيحي بيابيد.

 

انبساط گرمايي
وقتي يك ورقه فلزي را گرم مي كنيم حجم آن زياد مي شود يعني ضخامت و مساحت سطح آن هر دو زيـاد مي شوند. اگر ضخـامت ورقـه در مقايسه با ابعاد سطح آن نـاچيـز باشد، انبساط سطحي آن بهتـر مشاهده مي شود. همين طور درباره يك ميله ، اگر طول آن در مقايسه با قطر مقطع آن بسيار بزرگ تـر باشد، انبساط طولـي آن بهتـر ديده مي شود. بـراي محـاسبه انبساط سطحي مي توان از تعريف ضريب انبساط سطحي استفاده نمود، مي توان نشان داد كه ضريب انبساط سطحي يك جسم تقريبا” دو بـرابـر ضريب انبساط طولي آن است.

افزايش حجم حفره درون يك جسم
هرگاه حفره اي درون جسم جامدي قرار داشته باشد، حجم حفره نيز انبساطي نظيرانبساط حجمي خود جسم پيدا مي كند. حتي اگر آنقدر جسم انبساط يابد كه حفره درون آن بسيار بزرگ شده جسم به لايه نازكي كه حفره را احاطه مي كند تبديل شود. باز هم اين مطلب صادق است. يعني در هر حـال حفـره اي كه درون شيشه است، ضريب انبساط حجمي برابر ضريب انبساط حجمي شيشه، خواهد داشت.

دما و دماسنج
امروزه، انواع زيادي از دماسنج ها وجود دارد. اين وسايل، گرمي اجسام را بر حسب كميتي اندازه گيري مي كنند كه ما آن را دما مي ناميم. تقريبا" همه دماسنج ها، به رغم تنوع گسترده شان، يكي از چهار مقياس دما را مورد استفاده قرار مي دهند. اين مقياس ها عبارت اند از : مقياس سلسيوس( يا سانتيگراد )، مقياس كلوين، مقياس فارنهايت و مقياس رانكين. در كارهاي علمي و فني نوين، فقط مقياس هاي سلسيوس و كلوين به كار برده مي شوند.
در اصل هر كميتي كه با دما تغيير كند مي تواند به عنوان اساس كار يك دماسنج مورد استفاده قرار گيرد. در دماسنج حبابي معمولي، مانند شكل، از اين خاصيت استفاده مي شود كه مايعات در اثر حرارت منبسط مي شوند.(به استثناي آب كه با افزايش دما از  0^oC  به 4^oC منقبض مي شود.)
مايع موجود در حباب تا حدي لوله مويين متصل به حباب را نيز پر مي كند. چون مايع در اثر افزايش دما منبسط مي شود، ارتفاع مايع در لوله را مي توان به عنوان معيار اندازه گيري دما به كار برد. اين لوله را در هر مقياس دمايي مي توان مدرج كرد.

  شكل هاي مختلف دماسنج

مقايسه دماسنج پزشكي با دماسنج معمولي

چرا در دماسنج از جيوه استفاده مي شود؟
ويژگي هاي جيوه در زير نوشته شده است.
 كدام ويژگي هاي زير سبب شده است كه جيوه را در دماسنج به كار ببرند؟( آنها را با علامت √ مشخص كنيد.)
جيوه سمي است.
جيوه رساناي خوبي براي گرما است.
جيوه دردماي 37^oC مي جوشد و در دماي 39^oC منجمد مي شود.
جيوه گران است.
جيوه در اثر افزايش دما به طور يكنواخت منبسط مي شود.
ويژگي هاي الكل در زير نوشته شده است.
(1) الكل در دماي 78 درجه سانتي گراد به جوش مي آيد و در دمـاي 117^oC- منجمد مي شود.
(2) الكل ارزان تر از جيوه است.
(3) افزايش حجم الكل نسبت به جيوه بيشتر است.
● با توجه به ويژگي هاي الكل و جيوه مشخص كنيد در دماسنج هاي زير بهترين مايعي كه به كار مي رود، كدام است؟ در جاي خالي«جيوه» يا «الكل» بنويسيد.

سؤال : چرا در دماسنج از الكل و جيوه استفاده مي شود؟
در دماسنجها سه نوع مقياس وجود دارد.

تبديل مقياس ها به يكديگر:

- تبديل سلسيوس به فارنهايت:

 سلسيوس را در 8/1 ضرب كرده با 32 جمع مي كنيم.

- تبديل فارنهايت به سلسيوس:

 فارنهايت را به 8/1 تقسيم و 32 را از آن كم مي كنيم.

- تبديل سلسيوس به كلوين:

 سلسيوس را با 273 جمع مي كنيم.

- تبديل كلوين به سلسيوس:

 از كليوين 273 كم مي كنيم.

- تبديل فارنهايت به كلوين:

 مي توان ابتدا فارنهايت را به سلسيوس تبديل كرد سپس آن را با 273 جمع كرد و يا

توضيح انبساط و انقباض با نظريه مولكولي:
هنگامي كه ماده اي گرم مي شود جنبش و حركت مولكول هاي آن افزايش مي يابد در نتيجه برخورد مولكولها به يكديگر بيشتر و فاصله بين مولكول ها زيادتر مي شود. زياد شدن فاصله مولكول ها از يكديگر به اقزايش حجم ماده(انبساط) منجر مي شود.
عكس اين مطلب هم درست است يعني وقتي ماده اي سرد مي شود جنبش مولكول ها كاهش و برخورد آنها كم مي شود در نتيجه مولكول ها به هم نزديكتر و جسم كوچكتر (منقبض) مي شود.

نبساط آب

انبساط غير عادي آب:
 

اانبساط و انقباض آب با ديگر مايع ها متفاوت است و در آن استثنا وجود دارد. آب در دماهاي بالاتر از 4 درجه ي سانتي گراد مانند ديگر مايع ها منبسط مي شود اما در بين صفر درجه و تقريبا" چهار درجه ي سانتي گراد ، به جاي منقبض شدن منبسط مي شود. در دماي 4 درجه ي سانتي گراد(98/3)، كم ترين حجم و آب در دماهاي بالاتر از 4 درجه ي سانتي گراد مانند ديگر مايع ها منبسط مي شود اما در بين صفر درجه و تقريبا" چهار درجه ي سانتي گراد ، به جاي منقبض شدن منبسط مي شود. بيش ترين چگالي (جرم واحد حجم) را دارد و ماكزيمم چگالي آن 1gr/cm³ است(9999750/)0. چگالي آب در دماهاي ديگر از اين مقدار كم تر است. به دليل همين رفتار آب است كه ابتدا سطح بالايي آن يخ مي زند. اگر آب اين چگالي ماكزيمم را نداشت، از پايين به بالا يخ مي زد و مشكل آفرين مي شد. در شكل زير، نمودار حجم يك گرم آب و چگالي آب بر حسب دما كشيده شده است. علت اين انبساط غير عادي پيوند بين مولكول ها ي آب است اين نوع پيوند را كه در سالهاي آينده با آن آشنا خواهيد شد پيوند هيدروژني مي گويند.

انبساط آب
آب هنگـامي كه منجمـد مي شود و بـه صورت يـخ بلـورين در مـي آيـد، انبسـاط مي يـابد. جـاي نهـايت خوشبختي است كه رفتار گرمايي آب همـانند اجسام ديگر نيست. اگـر آب به هنگـام انجمـاد منبسط نمي شد زمين چهره اي كاملا" دگرگون مي داشت. يخ ها، به جاي آن كه در سطح آب درياها تشكيل شوند، در ته درياها تشكيل مي شدند، توده هـاي يخ به اعماق اقيـانوس هـا فرو مي رفتند. يخ هايي كه در رودخانه ها و درياچه ها تشكيل مي شوند در تابستـان هـا ذوب نمي شدند، زيـرا كـه آب سطح رودخانه ها و درياچه ها مثل پوشش عايق گـرمـا عمل مي كرد. دراين صورت، آب و هـواي زمين به طرز شگرفي تغيير مي كرد. چنان چه آب به هنگام انجمـاد منقبض مي شد، جهـانـي كه در آن زندگي مي كنيم، از بسياري جهات نيز دگرگون مي شد.

انجام دهيد
يك بطري شيشه اي را از آب پر كنيد و در آن را نبنديد سپس بطري را درون حوله يا پارچه اي پيچيده داخل جايخي يخچال بگذاريد تا آب درون آن يخ بزند اكنون بطري را از درون جايخي خارج كرده با احتياط آن را مشاهده كنيد آنچه اتفاق افتاده است را تفسير كنيد.

انبساط مواد گوناگون در اثر گرما

ترموستات

دما پا:

اين وسيله كه وظيفه تنظيم دما در وسايل برقي را بعهده دارد بر اساس قانون انبساط و انقباض كار ميكند. اساس كار دماپا تفاوت در ميزان انبساط دو فلز است. دماپا(ترموستات) معمولاً از دو تيغه هم اندازه از دو فلز غيرهمجنس (غالباً آهن و مس) ساخته مي شود كه محكم به هم پرچ شده اند.
از آنجا كه ميزان انبساط فلز مس بر اثر گرما از آهن بيشتر است ، هنگامي كه دماي وسيله برقي از حد معمول بيشتر شود ورقه مسي بيشتر منبسط شده بطرف آهن خم مي شود و جريان برق را قطع مي كند.
از دماپا در سماور، اتو، جارو، آبگرمكن، منقل و ... برقي استفاده مي شود از اين وسيله در زنگ اعلام حريق هم استفاده مي شود بدين طريق كه گرماي ناشي از آتش سوزي سبب انبساط بيشتر و خميده شدن ورقه مسي و در نتيجه وصل جريان برق و به صدا در آمدن زنگ خطر مي شود.

ترموستات (دماپا): در برخي از وسايل براي تنظيم دما از انبساط گرمايي نوارهاي فلزي استفاده مي كنند ترموستات وسيله اي است كه براي ثابت نگه داشتن دما در وسايل الكتريكي به كار مي رود. كه در آن از دو تيغه از فلزهاي متفاوت مثل برنج و آهن ساخته شده است. كه سرتـاسر به هم جوش مي دهند يـا ميخ پرچ مي كنند. در دماي كم محيط،دماپا، مدار الكتـريكي گـرمكن را مطـابق شكل زير كـامل مي كند، به علت عبـور جريان الكتريكي از گرمكن الكتريكي گرما ايجاد مي شود و در دمـاي محيط بـالا مي رود. همـان طور كه مي دانيم ضريب انبساط طـولي برنج بزرگ تـر آهن است. در نتيجه بـرنج بيش تر منبسط مي شود و دماپا به سمت آهن خم مي شود وقتي دما به مقدار معيني مي رسد. تماس دماپا با تيغه مسي قطع شده و مدار الكتــريكي باز مي شود وقتي دوبـاره دما كم مي شود دمـاپـا به حـالت اول برمي گردد. و مدار بار ديگر متصل مي شود. در نتيجه وجود دماپا در مدار گرمكن الكتـريكي مي تواند دما را تقريبا" ثابت نگه دارد.

ميزان انبساط مواد گوناگون يكسا ن نيست از اين امر در ساخت دماپا (ترموستات) استفاده مي شود. از ترموستات ها در ثابت نگه داشتن دما در وسا يل برقي استفاده مي شود.

 

تفسير كنيد
از دانش آموزان بخواهيد فعاليت «تفسير كنيد» زير را به طور گروهي پاسخ دهند. آنها در مورد سوال 3 ابتدا بايد يك دماسنج ساده بسازند و بعد با انجام دادن آزمايش به آن پاسخ دهند.
 

1- در فلزي يك ظرف شيشه اي را كه بسيار سفت شده است، اگر مدتي زير آب داغ قرار دهيم، در اثر گرما منبسط مي شود و به راحتي مي توان آن را باز كرد (انبساط فلز بيش تر از شيشه است).
2- الف) وقتي گلوله اي مسي و صفحه ي آهني را كه هم قطرند به يك اندازه گرم كنيم، با توجه به شكل، مقدار انبساط گلوله ي مسي بيش تر از قطر صفحه ي آهني است: يعني، در اثر گرما قطر گلوله ي مسي از قطر سوراخ صفحه ي آهني بيش تر مي شود و در نتيجه، گلوله ي مسي از سوراخ صفحه ي آهني عبور نمي كند.
ب) اگر گلوله آهني و صفحه مسي باشد، در اثر گرما گلوله ي آهني نسبت به سوراخ صفحه ي مسي كم تر منبسط مي شود و در نتيجه، از سوراخ عبور مي كند.
3- چون گرما اول به بطري و بعد به مايع مي رسد، گرما باعث انبساط بطري مي شود و مايع را در درون لوله كمي پايين تر مي آورد (نقطه ي 2). مايع در اثر دريافت گرما، منبسط مي شود و چون مقدار انبساط مايع نسبت به بطري بيشتر است . سطح مايع درون لوله به نقطه ي 3 كه بالاتر از نقطه ي اوليه است، مي رسد.
4- لوله هاي آب گرم در اثر گرما منبسط مي شوند و طول آن ها افزايش مي يابد. قرار دادن خم هايي در مسير لوله ها فاصله ي مناسبي را براي اين ازدياد طول ايجاد مي كند.

 

واژهگان

دماسنج جيوه اي (mercury- Thermometer):
با استفاده از خاصيت انقباض و انبساط مواد، دماسنج ها ساخته مي شوند. دردماسنج هاي جيوه اي معمولي با افزايش دما حجم جيوه افزايش يافته ودر لوله شيشه اي بالا مي رود.در هر دمائي جيوه حجم معيني دارد. لذا با مدرج كردن آن مي توان دماهاي مختلف را از روي ارتفاع جيوه اندازه گرفت.

ضريب انبساط طولي (line expansion coefficient):
افزايش واحد طول يك جسم به ازاي افزايش يك درجه دما مي باشد.

ضريب انبساط سطحي (surface expansion coefficient):
افزايش واحد سطح يك جسم به ازاي افزايش يك درجه دما، كه تقريبا" دو برابر ضريب انبساط طولي است.

ضريب انبساط حجمي مايع (volume expansion coefficient):
افزايش واحد حجم مايع به ازاي افزايش يك درجه دما را مي باشد.

ضريب انبساط حجمي (volume expansion coefficient):
افزايش واحد حجم مايع به ازاي افزايش يك درجه دما كه در جامدات تقريبا" سه برابر ضريب انبساط طولي است.

انبساط (expansion):
زياد شدن حجم مواد در اثر افزايش دما.

انقباض (contraction):
كم شدن حجم مواد در اثر كاهش دما.