வெப்ப விரிவு

வெப்ப விரிவு (Thermal expansion) என்பது வெப்பநிலை மாற்றத்தோடு பொருட்களின் கனவளவு மாறுவதைக் குறிக்கும். எல்லாப் பொருட்களும் இவ்வியல்பைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு பொருளைச் சூடாக்கும்போது, அதன் துணிக்கைகள் செயலூக்கம் பெற்றனவாகப் பிற துணிக்கைகளிலிருந்து கூடுதலான சராசரித் தூரத்தைப் பேண முயல்கின்றன. இதுவே பொருள் விரிவடைவதற்கான காரணம் ஆகும். வெப்பநிலை கூடும்போது பொருள்கள் சுருங்குவது மிகமிகக் குறைவு. சில பொருட்கள் குறிப்பிட்ட குறுகிய வெப்பநிலை எல்லைக்குள் இதற்கு விதிவிலக்கான இயல்புகளைக் காட்டுவது உண்டு. எடுத்துக்காட்டாக 0°ச - 4 °ச வெப்பநிலை எல்லையுள் நீரின் வெப்பநிலை கூடும்போது அது சுருங்குவதைக் குறிப்பிடலாம். ஓரலகு வெப்பநிலை ஏற்றத்துக்கு ஒரு குறித்த பொருளில் ஏற்படும் விரிவு வீதம் அப்பொருளின் வெப்ப விரிவுக் குணகம் ஆகும். இது பொதுவாக வெப்பநிலைக்கு ஏற்ப வேறுபடுகின்றது.

மேலோட்டம்

விரிவை எதிர்வுகூறல்
ஒரு நிலைச் சமன்பாடு இருக்குமானால் குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை, அமுக்கம் மற்றும் பிற நிலைமைகளில் எவ்வளவு வெப்ப விரிவு ஏற்படும் என்பதை எதிர்வு கூற முடியும்.

காரணிகள்
வளிமம், நீர்மம் ஆகியவற்றில் நடப்பதுபோல வெப்ப விரிவின்போது திண்மங்களின் வடிவம் மாறுவதில்லை. பொருட்களில் பிணைப்பாற்றல் கூடும்போது, வெப்ப விரிவின் அளவு குறையும். பிணைப்பாற்றலுக்கும் திண்மங்களின் கடினத் தன்மைக்கும் நேரடித் தொடர்பு இருப்பதால், கடினமான பொருட்கள் குறைவான வெப்ப விரிவைக் கொண்டிருப்பதற்கான சாத்தியங்கள் உண்டு. திண்மங்களோடு ஒப்பிடும்போது நீர்மங்களின் வெப்பவிரிவு சற்றுக் கூடுதலாக இருக்கும். இவற்றுடன் ஒப்பிடும்போது வளிமங்களின் விரிவு அதிகமாகும்.

வெப்ப விரிவுக் குணகம்
வெப்பவிரிவுக் குணகம் எவ்வாறு ஒரு பொருளின் அளவு அதன் வெப்பநிலையோடு மாறுபடுகின்றது என்பதை விளக்குகிறது. சிறப்பாக, மாறா அமுக்க நிலையில், ஓரலகு வெப்பநிலை ஏறும்போது ஓரலகு அளவு கொண்ட பொருளில் ஏற்படும் விரிவைக் குறிக்கிறது. வெப்பவிரிவுக் குணகங்கள் பலவகையாக உள்ளன. கன விரிவுக் குணகம், பரப்பு விரிவுக் குணகம், நீள விரிவுக் குணகம் என்பன இவற்றுள் அடங்கும். பயன்பாட்டின் தேவையைப் பொறுத்தும், விரிவின் எந்தப் பரிமாணம் முக்கியமானது என்பதைப் பொறுத்தும் இவற்றில் பொருத்தமானதைப் பயன்படுத்த முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, திண்மங்களைப் பொறுத்த அளவில், நீள விரிவு அல்லது பரப்பு விரிவே முக்கியமாகப் பயன்படுகிறது.

கனவளவுசார் வெப்பவிரிவுக் குணகமே மிகவும் அடிப்படையான வெப்ப விரிவுக் குணகம் ஆகும். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது எல்லாப் பொருட்களும் எல்லாத் திசைகளிலுமே விரிவடைகின்றன. எல்லாத்திசைகளிலும் ஒரே வீதத்தில் விரிவடையும் பொருட்கள் சமவியல்புப் பொருட்கள் எனப்படுகின்றன. சில தருணங்களில், சமவியல்புப் பொருட்களுடைய நீள விரிவுக் குணகத்தையும், பரப்பு விரிவுக் குணகத்தையும், கன விரிவுக் குணகத்திலிருந்து ஓரளவு சரியாகக் கணித்துக்கொள்ள முடியும்.

பொதுவான நிலைமைகளில் திண்மம், நீர்மம், வளிமம் ஆகியவற்றின் கனவளவுசார் வெப்ப விரிவுக் குணகத்தைப் பின்வரும் சமன்பாட்டின் மூலம் குறிக்கலாம்:

இச் சமன்பாட்டில்  கனவளவுசார் வெப்பவிரிவுக் குணகத்தையும்,  பொருளின் மொத்தக் கனவளவையும்,  பொருளில் ஏற்படும் கனவளவு மாற்றத்தையும்  வெப்பநிலை மாற்றத்தையும் குறிக்கும். கீழ்க்குறியாகக் காட்டப்பட்டிருக்கும் p மாறா அமுக்க நிலையைக் குறிக்கிறது.

எடுத்துக்காட்டுகளும் பயன்பாடுகளும்
 
கட்டிடங்கள், பாலங்கள் போன்ற பெரிய அமைப்புக்களை வடிவமைத்தல்; அளவு நாடாக்களையும், சங்கிலிகளையும் பயன்படுத்தி நிலங்களை அளத்தல், சூடான பொருட்களை வார்த்தெடுப்பதற்கான அச்சுக்களை வடிவமைத்தல்; போன்ற குறிப்பிடத்தக்க அளவு வெப்ப விரிவுகளை எதிர்பார்க்கக்கூடிய பல பொறியியல் செயற்பாடுகளில் ஈடுபடும்போதும், பொருட்களின் விரிவையும் சுருங்குதலையும் கவனத்திற்கு எடுத்தல் அவசியம்.

கூறுகளை ஒன்றுடன் ஒன்று பொருத்தும் வேலைகளின் போதும் பொருட்களின் வெப்ப விரிவைப் பயன்படுத்துவது உண்டு. எடுத்துக்காட்டாக, துளையுருளைகளைத் தண்டுகளின்மேல் இறுக்கமாகப் பொருத்தும் தேவையேற்படும் போது துளையுருளையின் துளையின் விட்டம் தண்டின் விட்டத்திலும் சற்றுச் சிறிதாக இருக்கும்படி செய்யப்படும். பொருத்தும்போது துளை தண்டின் விட்டத்திலும் சற்றுப் பெரிதாக வரும்வரை துளையுருளையைச் சூடாக்கிப் பொருத்துவர். பின்னர் சூடு ஆறும்போது துளையுருளை தண்டைச்சுற்றி இறுக்கமாக இருக்கும். இது சுருங்குப் பொருத்து எனப்படும்.

வெப்பவியல்