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गर्म करने पर चीज़ें क्यों फैलती हैं?
झटपट जवाब
गर्मी कणों की kinetic energy बढ़ा देती है, जिससे वे ज़्यादा बड़े दायरे में काँपने लगते हैं। ये तेज़ कंपन कणों को एक-दूसरे से थोड़ा दूर धकेलते हैं और चीज़ का औसत साइज़ बढ़ जाता है। ठंडा होने पर कंपन घटता है, कण पास आते हैं और चीज़ सिकुड़ जाती है। बदलाव कितना होगा, यह मटीरियल के expansion coefficient और तापमान के बदलाव पर निर्भर है।
थर्मल एक्सपेंशन इसलिए होता है क्योंकि गर्म करने पर कण तेज़ी से काँपते हैं और एक-दूसरे को थोड़ा दूर धकेलते हैं, जिससे चीज़ ज़्यादा जगह घेरने लगती है। ठंडा करने पर उल्टा होता है: कण पास आ जाते हैं और चीज़ सिकुड़ जाती है।
यह कैसे होता है — चरण दर चरण
- तापमान किसी मटीरियल के कणों की औसत kinetic energy का नाप है।
- गर्म करने पर कण अपनी तय जगह के आसपास ज़्यादा बड़े दायरे में काँपते हैं।
- ये तेज़ कंपन पड़ोसी कणों को औसतन थोड़ा और दूर धकेल देते हैं।
- कणों के बीच की औसत दूरी बढ़ने से पूरी चीज़ हर दिशा में फैल जाती है।
- ठंडा होने पर कंपन का दायरा घटता है, कण पास आकर टिक जाते हैं और मटीरियल सिकुड़ जाता है।
लोग यह भी पूछते हैं
क्या सभी चीज़ें एक जैसी फैलती हैं?
नहीं। हर मटीरियल का अपना coefficient of thermal expansion होता है, जो बताता है कि तापमान एक डिग्री बदलने पर हर इकाई लंबाई कितनी बदलती है। धातुएँ आमतौर पर सिरेमिक या काँच से ज़्यादा फैलती हैं; उतना ही तापमान बढ़ने पर एल्युमिनियम स्टील से ज़्यादा फैलता है, और गैसें ठोस या तरल से कहीं ज़्यादा फैलती हैं।
पुलों और रेल की पटरियों में गैप क्यों छोड़ा जाता है?
इंजीनियर expansion joints छोड़ते हैं, क्योंकि वरना गर्म दिनों में धातु मुड़ सकती है या उसमें दरार आ सकती है। यह गैप स्टील को तापमान बढ़ने पर सुरक्षित तरीके से लंबा होने की जगह देता है, और ठंडा होने पर गैप फिर बंद हो जाता है, जिससे ढाँचे को नुकसान नहीं होता।
क्या पानी जमने पर फैलता है?
हाँ, पानी इस मामले में अनोखा है कि जमने पर फैलता है, जबकि ज़्यादातर चीज़ें सिकुड़ती हैं। बर्फ़ में इसके अणु एक खुली षट्कोण वाली (hexagonal) जाली में सज जाते हैं और तरल पानी से करीब नौ प्रतिशत ज़्यादा जगह घेरते हैं, इसीलिए बर्फ़ तैरती है और पाइप फट सकते हैं।
bimetallic strip थर्मल एक्सपेंशन का इस्तेमाल कैसे करती है?
bimetallic strip में दो अलग धातुएँ आपस में जुड़ी होती हैं। गर्म करने पर ज़्यादा फैलने वाली धातु ज़्यादा लंबी होती है, जिससे पट्टी दूसरी धातु की ओर मुड़ जाती है। यही मुड़ना thermostats और पुरानी इस्त्रियों में सर्किट को चालू-बंद करता है।