انبساط حجمی

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
کنجکاو جوان

عضویت : سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۵:۳۳


پست: 6

سپاس: 2

انبساط حجمی

پست توسط کنجکاو جوان »

به نام خدا
با سلام و عرض ادب،بنده یک سوال در ارتباط با انبساط حجمی داشتم.
ببنید طبق مطالعات من تغییرات حجم یک مایع به تغییرات دمای مایع بستگی دارد و از این رابطه محاسبه میشود: ΔV=βVΔT
پس فکر می کنم باید در رسم نمودار تغییرات حجم بر حسب دما انتظار یک خط را داشته باشیم
اما طبق تصویری که در پیوست هم می توانید مشاهده کنید با یک سهمی مواجه میشویم.
اگر علت را میدانید لطفا کامنت کنید.
ممنون.
شما دسترسی جهت مشاهده فایل پیوست این پست را ندارید.
دانسته هایمان را با یکدیگر به اشتراک بزاریم تا ان شالله در این تعامل ها باعث رشد یکدیگر و خودمان شویم

u46300

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۴ - ۱۰:۰۲


پست: 102

سپاس: 53

Re: انبساط حجمی

پست توسط u46300 »

تقریباً حجم همه مایعات با افزایش دما، افزایش پیدا میکنه. اما آب یه مورد استثناست که حوالی ۴ درجه سلسیوس حجمش کم میشه. چرا؟ بعضی‌ها حدس‌هایی در این باره می‌زنند. مثلاً میگن افزایش حجم با دو سازوکار اتفاق میفته: ۱) افزایش نوسانات اتم‌ها؛ ۲) پیدایش حفره‌هایی به علت انتقال مولکول‌ها از داخل حجم به روی سطح.

چون نوسانات خیلی کوچک هستند، سهم آنها در افزایش حجم تقریباً به صورت خطی است. یعنی با $T$ متناسب است و این همان قسمتی است که به طور معمول در همه مایعات اتفاق می‌افتد. اما پیدایش حفره‌ها تقریباً به صورت نمایی با دما متناسب (درست مثل مسأله احتمال گذار از سد پتانسیل) است. طبعاً پیدایش حفره‌ها به نیروهای بین مولکولی بستگی دارد که در مورد آب بسیار پیچیده‌اند. بنابراین فرمول بنیادی‌ای برای وابستگی حجم به دما برای مایعات نداریم.

کنجکاو جوان

عضویت : سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۵:۳۳


پست: 6

سپاس: 2

Re: انبساط حجمی

پست توسط کنجکاو جوان »

maxrg.ir نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۸:۵۹
تقریباً حجم همه مایعات با افزایش دما، افزایش پیدا میکنه. اما آب یه مورد استثناست که حوالی ۴ درجه سلسیوس حجمش کم میشه. چرا؟ بعضی‌ها حدس‌هایی در این باره می‌زنند. مثلاً میگن افزایش حجم با دو سازوکار اتفاق میفته: ۱) افزایش نوسانات اتم‌ها؛ ۲) پیدایش حفره‌هایی به علت انتقال مولکول‌ها از داخل حجم به روی سطح.

چون نوسانات خیلی کوچک هستند، سهم آنها در افزایش حجم تقریباً به صورت خطی است. یعنی با $T$ متناسب است و این همان قسمتی است که به طور معمول در همه مایعات اتفاق می‌افتد. اما پیدایش حفره‌ها تقریباً به صورت نمایی با دما متناسب (درست مثل مسأله احتمال گذار از سد پتانسیل) است. طبعاً پیدایش حفره‌ها به نیروهای بین مولکولی بستگی دارد که در مورد آب بسیار پیچیده‌اند. بنابراین فرمول بنیادی‌ای برای وابستگی حجم به دما برای مایعات نداریم.

یعنی میگید این فرمول دقیق نیست و هنوز دلیل مشخصی برای تغییر حجم مشخص نشده؟
دانسته هایمان را با یکدیگر به اشتراک بزاریم تا ان شالله در این تعامل ها باعث رشد یکدیگر و خودمان شویم

u46300

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۴ - ۱۰:۰۲


پست: 102

سپاس: 53

Re: انبساط حجمی

پست توسط u46300 »

کنجکاو جوان نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۹:۰۵
maxrg.ir نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۸:۵۹
تقریباً حجم همه مایعات با افزایش دما، افزایش پیدا میکنه. اما آب یه مورد استثناست که حوالی ۴ درجه سلسیوس حجمش کم میشه. چرا؟ بعضی‌ها حدس‌هایی در این باره می‌زنند. مثلاً میگن افزایش حجم با دو سازوکار اتفاق میفته: ۱) افزایش نوسانات اتم‌ها؛ ۲) پیدایش حفره‌هایی به علت انتقال مولکول‌ها از داخل حجم به روی سطح.

چون نوسانات خیلی کوچک هستند، سهم آنها در افزایش حجم تقریباً به صورت خطی است. یعنی با $T$ متناسب است و این همان قسمتی است که به طور معمول در همه مایعات اتفاق می‌افتد. اما پیدایش حفره‌ها تقریباً به صورت نمایی با دما متناسب (درست مثل مسأله احتمال گذار از سد پتانسیل) است. طبعاً پیدایش حفره‌ها به نیروهای بین مولکولی بستگی دارد که در مورد آب بسیار پیچیده‌اند. بنابراین فرمول بنیادی‌ای برای وابستگی حجم به دما برای مایعات نداریم.

یعنی میگید این فرمول دقیق نیست و هنوز دلیل مشخصی برای تغییر حجم مشخص نشده؟
بله. البته هر چی هست، به نیروهای پیچیده بین‌مولکولی مربوط میشه. مثل اصطکاک. رابطه‌ای تقریبی براش داریم، اما نمی‌تونیم اونو به نیروهای مولکولی ربط بدیم. ضمناً روابطی بهتر از رابطه خطی ذکرشده هم وجود داره، ولی اونا هم به برهمکنش‌های بنیادی مربوط نمیشن. مثلاً رابطه‌ای هست که توش $T$ و $T^2$ و $e^{-\frac{1}{T}}$ وجود داره و سهمی بودن رو به‌خوبی نشون میده.

پ.ن: تا جایی که من اطلاع دارم ...

کنجکاو جوان

عضویت : سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۵:۳۳


پست: 6

سپاس: 2

Re: انبساط حجمی

پست توسط کنجکاو جوان »

maxrg.ir نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۹:۱۵
کنجکاو جوان نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۹:۰۵
maxrg.ir نوشته شده:
سه‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۶ - ۱۸:۵۹
تقریباً حجم همه مایعات با افزایش دما، افزایش پیدا میکنه. اما آب یه مورد استثناست که حوالی ۴ درجه سلسیوس حجمش کم میشه. چرا؟ بعضی‌ها حدس‌هایی در این باره می‌زنند. مثلاً میگن افزایش حجم با دو سازوکار اتفاق میفته: ۱) افزایش نوسانات اتم‌ها؛ ۲) پیدایش حفره‌هایی به علت انتقال مولکول‌ها از داخل حجم به روی سطح.

چون نوسانات خیلی کوچک هستند، سهم آنها در افزایش حجم تقریباً به صورت خطی است. یعنی با $T$ متناسب است و این همان قسمتی است که به طور معمول در همه مایعات اتفاق می‌افتد. اما پیدایش حفره‌ها تقریباً به صورت نمایی با دما متناسب (درست مثل مسأله احتمال گذار از سد پتانسیل) است. طبعاً پیدایش حفره‌ها به نیروهای بین مولکولی بستگی دارد که در مورد آب بسیار پیچیده‌اند. بنابراین فرمول بنیادی‌ای برای وابستگی حجم به دما برای مایعات نداریم.

یعنی میگید این فرمول دقیق نیست و هنوز دلیل مشخصی برای تغییر حجم مشخص نشده؟
بله. البته هر چی هست، به نیروهای پیچیده بین‌مولکولی مربوط میشه. مثل اصطکاک. رابطه‌ای تقریبی براش داریم، اما نمی‌تونیم اونو به نیروهای مولکولی ربط بدیم. ضمناً روابطی بهتر از رابطه خطی ذکرشده هم وجود داره، ولی اونا هم به برهمکنش‌های بنیادی مربوط نمیشن. مثلاً رابطه‌ای هست که توش $T$ و $T^2$ و $e^{-\frac{1}{T}}$ وجود داره و سهمی بودن رو به‌خوبی نشون میده.

پ.ن: تا جایی که من اطلاع دارم ...
خیلی ممنون،بازم اگر دوستان دیگری در این زمینه اطلاع دارند ممنون میشم نظرشون رو به اشتراک بگذارند. smile205
دانسته هایمان را با یکدیگر به اشتراک بزاریم تا ان شالله در این تعامل ها باعث رشد یکدیگر و خودمان شویم

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: انبساط حجمی

پست توسط rohamavation »

ویژگیهای اصلی انبساط حرارتی چیست؟ اول ، انبساط حرارتی به وضوح با تغییر دما مرتبط است. هرچه تغییر دما بیشتر باشد ، نوار دو فلزی بیشتر خم می شود. دوم ، بستگی به مواد دارد. به عنوان مثال ، در دماسنج ، انبساط الکل بسیار بیشتر از انبساط شیشه حاوی آن است.
علت اصلی انبساط حرارتی چیست؟ همانطور که در نظریه سینتیک توضیح داده شده است: توضیح اتمی و مولکولی فشار و دما ، افزایش دما به معنی افزایش انرژی جنبشی تک اتم ها است. در یک جامد ، برخلاف گاز ، اتم ها یا مولکول ها به هم نزدیک هستند ، اما انرژی جنبشی آنها (به شکل ارتعاشات کوچک و سریع) اتم ها یا مولکول های مجاور را از یکدیگر جدا می کند. این هل دادن همسایه به همسایه به طور متوسط ​​فاصله کمی بیشتر بین همسایه ها ایجاد می کند و اندازه بزرگتری برای کل بدن ایجاد می کند. برای اکثر مواد تحت شرایط عادی ، جهت مطلوبی وجود ندارد و افزایش دما باعث افزایش اندازه جامد در هر بعد به میزان معینی می شود.
انبساط حرارتی چیست؟انبساط حرارتی ناشی از ماهیت نامتقارن بودن منحنی انرژی بالقوه برای اتم ها در یک جامد است. اگر نوسان سازها واقعاً هارمونیک بودند ، فارغ از دامنه ارتعاش تغییر نمی کرد.
من نمی فهمم که اگر نوسانات هارمونیک باشند ، ممکن است افزایش دما بر حجم یک ماده جامد تأثیر نگذارد؟اگر پتانسیل بین اتمی یک سهمی کامل باشد ، این درست است که هیچ انبساط حرارتی وجود نخواهد داشت. چرا؟ خوب ، با ارتعاش بیشتر و بیشتر اتمها ، موقعیت متوسط اتم تغییر نمی کند. مطمئناً بیشتر تکان می خورد ، اما به همان اندازه در یک طرف تکان می خورد. تغییر در موقعیت متوسط اتمی صفر خواهد بود. در مقابل ، اگر پتانسیل کج باشد (همانطور که برای یک پتانسیل بین اتمی است) ، زمان متوسط موقعیت اتمی با افزایش دامنه ارتعاش تغییر می کند. به طور متوسط ، با افزایش دما (معمولاً) به فاصله بین اتمی بیشتری حرکت می کند.
البته ، این فرایند نه در تمام دماها خطی است و نه لزوماً یکنواخت است ، همانطور که توسط بسیاری از مواد واقعی نشان داده شده است.اینها انرژی بالقوه در برابر نمودارهای جداسازی اتمی هستند.تصویر
وقتی اتم ارتعاشی نباشد ، فاصله تعادل بین اتمها $a_{\rm o}$ است.
با افزایش دما انرژی جنبشی ، $E_!, E_2, E_3, E_4, E_5$اتم ها افزایش می یابد و دامنه ارتعاش آنها افزایش می یابد.
برای یک پتانسیل متقارن ، مانند سمت راست ، میانگین جداسازی اتمها ، که توسط لکه های سبز نشان داده شده است ، در ao یکسان می ماند و مواد منبسط نمی شوند.با این حال ، برای یک نمودار بالقوه نامتقارن ، همانطور که در سمت چپ نشان داده شده است ، میانگین جداسازی اتم ها افزایش می یابد و به تدریج بزرگتر از $a_{\rm o}$ می شود و مواد گسترش می یابد.
چرا یک ماده با انجماد منبسط می شود؟ چه شرایطی این امر را ضروری می کند؟دلیل این امر ، به بیان ساده ، ساختار شبکه ای است که مولکول ها هنگام انجماد تشکیل می دهند. برای موادی که با انجماد این انبساط را نشان می دهند ، ساختار شبکه بیشتر از زمانی که مایع است ، فضای بیشتری را اشغال می کند. به عنوان مثال ، آب (به دلیل شکل گیری/زاویه پیوندهای هیدروژنی با اتم اکسیژن) هنگام یخ زدگی دارای ساختار شبکه ای شش ضلعی است که فضای بسیار بیشتری را نسبت به حالت رومینگ مولکول آب مایع اش اشغال می کند.
آیا دما بر ظرفیت گرمایی تأثیر می گذارد؟ظرفیت گرمایی شیب نمودار انرژی داخلی U با درجه حرارت T. انرژی داخلی انرژی است که در اثر چرخش و انرژی ارتعاشی یک مولکول دارای آن است و با افزایش دما سطوح انرژی چرخشی و ارتعاشی بیشتر تحریک می شود و بنابراین داخلی انرژی افزایش می یابد
در ابتدا انرژی داخلی کوچک است و با افزودن انرژی به آرامی تغییر می کند ، عمدتا به این دلیل که انرژی کافی برای تحریک بسیاری از چرخش ها یا ارتعاشات وجود ندارد. بنابراین شیب U در مقابل T کوچک است و ظرفیت گرمایی نیز کوچک است. سپس با افزایش دما بیشتر سطوح انرژی برانگیخته می شود و انرژی داخلی به سرعت افزایش می یابد و همچنین شیب U در مقابل T افزایش می یابد و بنابراین ظرفیت گرمایی افزایش می یابد.
در دماهای بسیار بالا ، بسیاری از سطوح انرژی پر شده و بنابراین میزان افزایش با افزایش دما ثابت می شود و بنابراین ظرفیت گرمایی ثابت می شود ، یعنی به حداکثر مقدار می رسد. این نمودار تغییر ظرفیت حرارتی با انرژی را فقط برای سطوح ارتعاشی نشان می دهد ، اما هنگامی که انرژی چرخشی و انتقالی به آن اضافه می شود ، شکل کلی یکسانی دارد.
انرژی داخلی در برابر دما
ظرفیت حرارتی ارتعاشی در مقابل دما
منطقه دمای پایین ظرفیت گرما در مقابل دما. نمودار دست انداز به دلیل مقادیر گسسته سطوح انرژی ارتعاشی است.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260
تصویر

ارسال پست