اجسام با سرد و گرم شدن تغییر اندازه می دهند.
تغییر در دما باعث می شود اجسام منبسط یا منقبض شوند. اگر شما آب سرد را روی لیوان داغ بریزید ، ممکن است بشکند ، زیرا قسمتی از لیوان سریعتراز بقیه قسمت های آن منقبض می شود . شما می توانید سرپوش مربا را با ریختن آب داغ روی آن باز کنید ، که علت آن انبساط سرپوش فلزی نسبت به شیشه است . از خاصیت انقباض و انبساط اجسام می توان برای ساختن دما سنج و ترموستات استفاده نمود .
وسایل مورد نیاز
- لوله ی مسی به طول 90 إلی 180 سانتی متر
- یک قیف کوچک
- لوله ی پلاستیکی 30 سانتی متری ( اندازه ای را انتخواب کنید که لوله ی مسی و قیف درون آن قرار گیرند).
- حلقه ی نگاهدارنده ( برای نگه داشتن قیف )
- گیره ی "c" شکل
- یک سطل
- دو قطعه چوب صاف
- سوزن بلند
- خلال دندان
- آب گرم
- آب سرد
شرح آزمایش
یک انتهای لوله ی مسی را درون لوله ی پلاستیکی کرده . و انتهای قیف را درون لوله ی پلاستیکی قرار دهید و مطمئن شوید که لوله ها راحت قرار گرفتند.
حلقه را طوری قرار دهید که بتواند قیف را چند اینچ بالاتر از سر میز نگاه دارد ، لوله ی مسی را نیز طوری قرار دهید که انتهای دورتر آن از قیف چند اینچی از سر میز بیرون بزند . یک قطعه چوب زیر لوله ی مسی نزدیک قیف جاسازی کنید و لوله و قطعه ی چوبی را محکم به میز ببندید .
قطعه چوب دوم را در انتهای دیگر لوله قرار دهید . سوزنی را بین لوله ی مسی و قطعه چوب ، عمود برلوله قرار دهید. مطمئن شوید که روزنه ی سوزن در امتداد قطعه چوب است . خلال دندانی را درون روزنه ی سوزن قرار دهید . وقتی لوله منقبض یا منبسط شود ، سوزن می چرخد وخلال دندان ، از حالت ایستاده کمی شیب می گیرد و چرخش سوزن را آشکار می کند.
سطل را در زیر انتهای لوله ی مسی که در لبه ی میز قرار داده شده ، بگذارید . آبی که درون لوله ی مسی می ریزید ، درون سطل ریخته می شود.
آب داغ را درون قیف ریخته تا لوله گرم شود . برای نتیجه بهتر آب را تا نقطه ی جوشش آن ، گرم کنید . وقتی که آب داغ را درون قیف می ریزید ، توجه کنید که سوزن در چه جهتی می گردد. سپس فوراً آب سرد را درون قیف ریخته و به جهت چرخش سوزن توجه کنید . .
چه اتفاقی در حال وقوع است؟
لوله ی مسی مانند هر جسمی از اتم هایی ساخته شده که دائماً در حال ارتعاش اند . هر چه دما بالاتر باشد ارتعاششان نیز سریع تر است . وقتی که آب داغ را درون لوله می ریزید، گرما از آب به لوله منتقل می شود ، و به اتمهای مس انرژی می دهد که باعث ارتعاش سریع تر آنها می شود. این سریع تر شدن ارتعاشات اتم ها باعث برخورد بیشتر آنها شده ، بنابراین فاصله ی بین اتم ها بیشتر می شود ، در نتیجه کل لوله بلندتر و پهن تر شده و سوزن با انبساط آن می چرخد.
وقتی که آب سرد را درون لوله می ریزید، اتمهای مس انرژی گرمائی شان را به آب می دهند ، و از شدت ارتعاششان کاسته می شود ونزدیک به هم حرکت می کنند . لوله جمع می شود و سوزن در جهت مخالف می چرخد.
لوله ی مسی به طول 1 متر به ازاء هر یک درجه سلسیوس افزایش دما ، 0017/0 متر افزایش طول می یابد .