راهنمایی کوتاه: انبساط طولی یعنی وقتی دما زیاد میشود، طول یک جسم جامد افزایش پیدا میکند. برای شیشه هم این قانون صدق میکند.
گامبهگام:
- مفهوم انبساط طولی: هر مادهای با افزایش دما، اتمهایش سریعتر حرکت میکنند و فاصله بینشان زیاد میشود. به همین دلیل طول، سطح و حجم جسم افزایش مییابد. انبساط طولی فقط به افزایش طول یک بعدی مربوط است.
- فرمول انبساط طولی: تغییر طول (ΔL) برابر است با: ΔL = α · L₀ · ΔT
که در آن α ضریب انبساط خطی ماده، L₀ طول اولیه، و ΔT تغییر دما (بر حسب سلسیوس یا کلوین) است. - ضریب انبساط خطی شیشه: مقدار α برای شیشه معمولی حدود ۹×۱۰⁻⁶ بر درجه سلسیوس است. یعنی به ازای هر ۱ درجه افزایش دما، هر یک متر از شیشه ۹ میکرومتر (۰٫۰۰۰۰۰۹ متر) طولانیتر میشود.
- مثال عددی: فرض کن یک میله شیشهای به طول ۱ متر از دمای ۲۰°C به ۱۰۰°C گرم شود. تغییر دما ۸۰°C است. تغییر طول: ΔL = (۹×۱۰⁻⁶) × ۱ × ۸۰ = ۰٫۰۰۰۷۲ متر = ۰٫۷۲ میلیمتر. پس طول نهایی ۱٫۰۰۰۷۲ متر میشود.
- نکته مهم: انبساط شیشه در کاربردهای عملی مانند شیشههای پنجره یا ظروف آزمایشگاهی باید در نظر گرفته شود تا از ترک خوردن جلوگیری شود. شیشههای بوروسیلیکات (مانند پیرکس) ضریب انبساط کمتری دارند و در برابر تغییر دمای ناگهانی مقاومترند.
پاسخ نهایی: انبساط طولی شیشه با فرمول ΔL = α L₀ ΔT محاسبه میشود. ضریب انبساط خطی شیشه معمولی حدود ۹×۱۰⁻⁶ است. برای جلوگیری از شکستن، از شیشههای با ضریب پایین در دماهای متغیر استفاده میکنند.
مثال مشابه: یک میله شیشهای ۲ متری از ۲۵°C تا ۷۵°C گرم میشود. ΔT = ۵۰°C. ΔL = (۹×۱۰⁻⁶) × ۲ × ۵۰ = ۰٫۰۰۰۹ متر = ۰٫۹ میلیمتر. طول نهایی ۲٫۰۰۰۹ متر.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: میتوانی درباره انبساط سطحی و حجمی جامدات مطالعه کنی. همچنین مقایسه ضریب انبساط شیشه با فلزات میتواند جذاب باشد.
یادآوری ایمنی: هنگام کار با شیشههای داغ از دستکش و عینک ایمنی استفاده کن تا از سوختگی و بریدگی جلوگیری شود.
