انبساط ( Expansion)

انبساط (افزايش حجم يک ماده) معمولاً به علت گرمايي که به ماده داده مي شود، رخ مي دهد. گرما باعث مي شود که مولکولهاي ماده با فاصله ي بيشتري از هم ديگر حرکت کنند و اين موجب مي شود که ماده فضاي بيشتري را اشغال کند. از دست دادن گرما موجب اثر معکوس مي شود، چيزي که به عنوان انقباض شناخته مي شود.
اگر چه بسياري از مواد وقتي گرم شوند، منبسط مي شوند، اما همه با اندازه يکساني منبسط نمي شوند. به عنوان مثال وقتي که آلومينيوم و آهن را به يک اندازه گرما دهيم، آلومينيوم 2 برابر آهن منبسط خواهد شد. لاستيک و آب 2 ماده ي متعارف هستند که از لحاظ پاسخ به گرما، با بيشتر مواد ديگر متفاوت هستند. لاستيک وقتي که گرم شود، منقبض مي شود. وقتي دماي آب از صفر درجه ي سانتي گراد به چهار درجه سانتي گراد ( 32 درجه فارنهايت به 39 درجه فارنهايت) برسد، منقبض مي شود. وقتي دماي آب از 4 درجه سانتي گراد (39 درجه فارنهايت) بالاتر رود، منبسط مي شود.
همچنين وقتي آب يخ بزند، منبسط خواهد شد.

انبساط گازها:
 

تحت فشارهاي مساوي، همه ي گازها به يک اندازه منبط مي شوند. يک گاز به همان نسبتي که دما بالا رود، منبسط خواهد شد به شرط آن که فشار خارجي ثابت بماند. اثر گرما بر انبساط گازها در قانون چارلز ( charles law) بيان شده است. يک گاز به ازاي هر يک درجه سانتي گراد افزايش دما به اندازه ي يک تقسيم بر 273/15 فضاي بيشتر اشغال مي کند و به طور عکس به ازاي هر يک درجه ي سانتي گراد افت دما، يک تقسيم بر 273/15 فضاي کمتري اشغال مي کند. اين حقيقت دانشمندان را قادر ساخت که صفر مطلق (273/15 - درجه ي سانتي گراد) را تعيين کنند، دمايي که در آن از لحاظ تئوري تمام مولکول ها از حرکت باز مي ايستند. اگر فشار وارد بر گاز کاهش يابد، گاز بدون دريافت گرماي خارجي مي تواند منبسط شود. اين اصل در قانون بويل بيان شده است. انرژي لازم براي انبساط از درون خود گاز منبسط شونده استخراج مي شود، بنابراين موجب کاهش دماي گاز خواهد شد.
موتورهاي بخار و توربين ها، راکت ها و موتورهاي احتراق داخلي از انبسط گازها، قدرت توليد مي کنند. نان به علت آن که گرما گاز دي اکسيد کربن درون آن را منبسط مي کند، متورم مي شود.

انبساط مايعات:
 

بر خلاف گازها، مايعات، بسته به ترکيب شان با آهنگ هاي متفاوتي منبسط مي شوند. همچنين مايعات در دماهاي مختلف به ميزان هاي متفاوتي منبسط مي شوند. ميزان افزايش دماي يک مايع وقتي دماي آن از يک درجه به درجه بعدي مي رود مي تواند از طريق آزمايش يا در مورد بسياري از مايعات متعارف توسط جداول راهنما تعيين شود. انبساط مايعات توسط گرما (يا کاهش حجم آن ها وقتي که گرما کاهش مي يابد) در دماسنج ها استفاده مي شود. انبساط آب منجمد (يخ) مي تواند موجب ترک خوردن صخره ها و بناها شود و همچنين موجب ترکيدن لوله ها و بلوک هاي موتور خواهد شد. پس اقدامات احتياطي در برابر يخ زدن آب مهم است.

انبساط جامدات:
 

جامدات از لحاظ پاسخ به گرما به شدت متنوع هستند. جداول نشان دهنده ي ضرايب انبساط براي مهندسان فراهم شده اند. اين ضرايب نشان دهنده ي افزايش طول، عرض و حجم براي جامدات مختلف هستند. مهندسان اين اطلاعات را براي انجام اقدامات احتياطي در برابر انبساط و انقباض لازم دارند. در روزهاي گرم اگر بين ريل هاي خط آهن فضاي کافي وجود نداشته باشد، ريل ها دچار تابيدگي خواهد شد. لازم است که يکي از انتهاهاي پل را بر روي غلتک قرار دهيم تا امکان انبساط وجود داشته باشد. خاصيت انبساط فلزات در اثر گرما در ترموستات ها مورد استفاده قرار مي گيرد.
منبع:How stuff works. com