حفره در دیسک در حال انبساط

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 745

سپاس: 434

جنسیت:

تماس:

حفره در دیسک در حال انبساط

پست توسط rohamjpl »

یک دیسک فلزی بردارید و یک سوراخ کوچک و دایره ای شکل در وسط آن ببرید. وقتی کل کار را گرم می کنید ، آیا قطر سوراخ کم یا زیاد می شود؟ و چرا؟ قطر دیسک چه خواهد شد؟به جای یک سوراخ دایره ای ، بیایید به یک سوراخ مربع فکر کنیم. شما می توانید یک سوراخ مربع از دو طریق بدست آورید ، می توانید آن را از یک ورق کامل برش دهید ، یا می توانید با برش یک ورق به 9 مربع کوچک و دور ریختن یک وسط ، یکی را بدست آورید. از آنجا که 8 مربع بیرونی هنگام گرم کردن بزرگتر می شوند ، مربع داخلی (سوراخ) نیز باید بزرگتر شود:
با سوراخ گرد همان اتفاق می افتد.عموماً فلزات ضریب انبساط حرارتی مثبت دارند ، یعنی وقتی گرم می شوند منبسط می شوند. هنگامی که یک دیسک فلزی با سوراخ متحدالمرکز گرم می شود ، دیسک در هر جهت در جهت داخلی نیز منبسط می شود ، بنابراین اندازه سوراخ کاهش می یابد از این رو قطر سوراخ کاهش می یابد
این مسئله برای مردم گیج کننده است زیرا تجربه اصلی که آنها با بزرگتر شدن وسایل هنگام گرم شدن با آشپزی دارند. اگر یک سوراخ در وسط یک کلوچه بگذارید و آن را بپزید ، بله ، کوکی بزرگتر و سوراخ آن کوچکتر می شود. اما دلیل این امر این است که کوکی چندان جامد نیست. بیشتر شبیه مایع است ، تغییر شکل می دهد. و همانطور که ایلماری کارونن اشاره کرد ، صفحه کوکی خیلی گسترش نمی یابد بنابراین نیروهای اصطکاک در حال کار هستند.سؤال خوبی بود! با فرض یکنواختی و ایزوتروپیک دیسک (در جهات مختلف یکسان) ، سوراخ به همان نسبت فلز گسترش می یابد. این را می توانید ببینید زیرا معادله انبساط حرارتی است$\mathrm{d} L = L\alpha\mathrm{d}T$
شامل تمام طول های مرتبط با فلز ، از جمله دور سوراخ است ، زیرا لبه سوراخ از فلز ساخته شده است. و اگر محیط سوراخ منبسط شود ، قطر نیز گسترش می یابد.
اگر یک دیسک با مناطق مختلف دارید که از انواع مختلف فلز ساخته شده است ، یا اگر فلزی که دیسک شما را تشکیل می دهد دارای ساختار بلوری ناهمسانگرد است (به طوری که توسط فاکتورهای مختلف در جهات مختلف گسترش می یابد) ، آنالیز آن پیچیده تر است . اما در هر دو مورد ، من فکر می کنم که سوراخ هنوز بزرگتر خواهد شد ، زیرا تغییر کلی اندازه هنوز هم در حال گسترش است.
برای اینکه سوراخ کوچک شود ، باید از ماده ای با ضریب انبساط حرارتی منفی $\alpha < 0$ استفاده کنید ، این بدان معنی است که با بالاتر رفتن دما کوچکتر می شود. در این صورت با گرم شدن کل دیسک کوچک می شود. ورودی این نوع مطالب را دارد (h / t کوین رید).با فرض یکنواختی و ایزوتروپیک دیسک (در جهات مختلف یکسان) ، سوراخ به همان نسبت فلز گسترش می یابد. این را می توانید ببینید زیرا معادله انبساط حرارتی dL = LαdT در تمام طول های مرتبط با فلز ، از جمله دور سوراخ ، اعمال می شود ، زیرا لبه سوراخ از فلز ساخته شده است. و اگر محیط سوراخ منبسط شود ، قطر نیز گسترش می یابد.
اگر یک دیسک با مناطق مختلف دارید که از انواع مختلف فلز ساخته شده است ، یا اگر فلزی که دیسک شما را تشکیل می دهد دارای ساختار بلوری ناهمسانگرد است (به طوری که توسط فاکتورهای مختلف در جهات مختلف گسترش می یابد) ، آنالیز آن پیچیده تر است . اما در هر دو مورد ، من فکر می کنم که سوراخ هنوز بزرگتر خواهد شد ، زیرا تغییر کلی اندازه هنوز هم در حال گسترش است.
برای اینکه سوراخ کوچک شود ، باید از ماده ای با ضریب انبساط حرارتی منفی α <0α <0 استفاده کنید ، این بدان معنی است که با بالاتر رفتن دما کوچکتر می شود. در این صورت با گرم شدن کل دیسک کوچک می شود.گسترش می یابد. یک دیسک معمولی بردارید ، و روی آن دایره ای بکشید. دایره گسترش می یابد. یک دیسک جدید بردارید ، یک سوراخ بکشید و روی آن دایره نمره بگذارید. هنوز هم گسترش می یابد. با امتیاز عمیق تر این کار را تکرار کنید. هنوز هم گسترش می یابد. ادامه آن را عمیق تر کنید. هنوز هم گسترش می یابد. در یک مرحله ، تیغ شما (یا هر چیز دیگری) شروع به غوطه ور شدن در فلز می کند. هنوز هم گسترش می یابد. دایره را برش دهید ، اما قطعه بریده شده را در سوراخ بگذارید. حالا آیا گسترش دایره + سوراخ منطقی به نظر نمی رسد؟ دایره را بردارید ، باز هم گسترش می یابد.
بنابراین ، برای پاسخ به سوال ، یک سوراخ در یک ماده درست مثل یک دایره از همان مواد رفتار می کند. در گرم شدن گسترش می یابد.
آنچه در واقع اتفاق می افتد این است که اگر بخواهد به درون گسترش یابد (اساساً قرارداد منقبض شود) ، باید خود را فشرده کرده و تراکم آن را افزایش دهد. در برابر آن مقاومت خواهد شد ، بنابراین سعی دارد به یک منطقه آزاد ، یعنی در خارج ، گسترش یابد. و قسمت داخلی آن فقط به این دلیل منبسط می شود که وقتی سوراخ وجود ندارد ، گسترش می یابداگر فلز در هنگام گرم شدن منبسط شود ، چگونه حرارت دادن یک پیچ را سست می کند؟پاسخ به طرز شگفت آور ساده ای است: پیچ و مهره منبسط می شود ، اما مهره بیشتر منبسط می شود.آنچه در اینجا اتفاق می افتد گسترش حرارتی خوب قدیمی است:
پیچ و مهره گرم شده و به سمت خارج منبسط می شود ، شعاع آن افزایش می یابد
مهره گرم می شود و ... به سمت بیرون منبسط می شود ، شعاع آن افزایش می یابد
اکنون ، از آنجا که شعاع مهره کمی بیشتر از پیچ است و از آنجا که افزایش متناسب با طول استراحت است ، مهره کمی بیشتر منبسط می شود.
آهن در پارکینگ 10-5 / K دارای ضریب حرارتی است. این بدان معناست که برای هر 1 کیلوگرم افزایش دما ، اندازه آن 10-5 افزایش می یابد: یک میله 1 متر طول 1.00001 متر می شود.اگر پیچ شما r = 1.5 میلی متر داشته باشد و مهره آن R = 1.501 میلی متر باشد ، دما 500 کیلوگرم افزایش می یابد؟ خوب:
r = 1.5 * (1 + 500 * 10-5) میلی متر = 1.5075 میلی متر
R = 1.501 * (1 + 500 * 10-5) میلی متر = 1.508505 میلی متر
همانطور که مشاهده می کنید ، قبل از گرم شدن R - r = 1 میکرومتر ، در حالی که پس از R - r ≈ 1.001 میکرومتر است. زیاد شد!
لطفا توجه داشته باشید که شماره های من کاملا وحشی هستند و فقط برای مثال آوردن استفاده می شوند. من مطمئن هستم که مقادیر اولیه را اشتباه گرفته ام ، اما امیدوارم به هر حال به انتقال پیام کمک کنند.12
فلز که در یک حلقه مرتب شده باشد ، هنگام گرم شدن به سمت خارج منبسط می شود. یک حلقه از سیم نازک را گرم کنید تصور کنید - این در درجه اول در طول آن منبسط می شود ، و قطر داخلی و خارجی را بزرگتر می کند. همین امر در مورد مواد اطراف یک سوراخ پیچ وجود دارد.
به طور کلی ، من سعی می کنم قطعه اطراف را گرم کنم و نه پیچ و مهره را. با این حال ، حتی اگر پیچ و مهره مستقیماً گرم شود ، رسانایی معمولاً باعث گرم شدن مواد اطراف و در نتیجه انبساط سوراخ می شود.
اطلاعات علمی بیشتری در این باره
واشر یا حلقه یا دیسک فلزی دیگری را که سوراخی در آن است در نظر بگیرید. هنگامی که حلقه گرم می شود ، انتظار داریم حلقه منبسط شود و آزمایشات نیز منبسط شدن آن را تأیید می کنند. اما آیا سوراخ حلقه منبسط می شود ، منقبض می شود یا همان اندازه می ماند؟
] درمورد کارهایی که می خواهید هنگام باز کردن یک شیشه میسون انجام دهید و درب فلزی پیچ و مهره آن گیر کرده است ، فکر کنید. یا با قاشق بر روی درب ضربه می زنید (سعی می کنید هر قسمت از درپوش را که گیر کرده است ، شل کنید) ، یا درب آن را زیر آب داغ قرار می دهید. این مورد دوم را انجام می دهید زیرا می دانید درب فلزی بیش از ظرف شیشه ای منبسط می شود و بنابراین درب آن راحت تر خواهد بود.
و با گفتن اینکه درب فلزی بیش از شیشه شیشه منبسط می شود ، منظور ما واقعاً گسترش سوراخ درب است.i hope i helped roham hesami smile260 smile072
تصویر

ارسال پست