انبساط حجمی به تغییر حجم مواد در اثر تغییر دما اشاره دارد. زمانی که دما افزایش مییابد، ذرات ماده به طور متوسط بیشتر از هم دور میشوند و در نتیجه حجم ماده افزایش مییابد. این پدیده در تمام مواد صادق است، اما در گازها بیشتر مشهود است.
برای درک بهتر، یک نمونه سوال در مورد انبساط حجمی میتواند به شکل زیر باشد:
**سوال:**
یک مخزن گاز در دمای ۲۵ درجه سلسیوس دارای حجمی برابر با ۱۰ لیتر است. اگر دما به ۷۵ درجه سلسیوس افزایش یابد، با فرض این که فشار ثابت باشد، حجم جدید گاز چقدر خواهد بود؟
**پاسخ:**
برای محاسبه حجم جدید، میتوانیم از رابطه انبساط حجمی استفاده کنیم که به شکل زیر است:
\[
\Delta V = V_0 \beta \Delta T
\]
که در آن:
- \( \Delta V \) تغییر حجم است.
- \( V_0 \) حجم اولیه است.
- \( \beta \) ضریب انبساط حجمی ماده است (برای گازها معمولاً میتوان از \( \beta \approx 3\alpha \) استفاده کرد و α ضریب انبساط خطی است).
- \( \Delta T \) تغییر دما (در کلوین) است.
در این سوال:
- \( V_0 = 10 \) لیتر
- \( \Delta T = 75 - 25 = 50 \) درجه سلسیوس (یا کلوین)
از آنجا که ضریب انبساط حجمی گازها تقریباً \( 0.0034 \) برای دماهای معمولی است، بنابراین:
\[
\Delta V \approx 10 \, \text{لیتر} \times 0.0034 \times 50
\]
محاسبه میکنیم:
\[
\Delta V \approx 10 \times 0.0034 \times 50 \approx 1.7 \, \text{لیتر}
\]
حجم جدید:
\[
V_{\text{جدید}} = V_0 + \Delta V = 10 + 1.7 \approx 11.7 \, \text{لیتر}
\]
بنابراین، حجم جدید گاز تقریباً ۱۱.۷ لیتر خواهد بود.
این مثال به خوبی نشان میدهد که با افزایش دما، حجم گاز نیز تحت تأثیر قرار میگیرد و افزایش مییابد.
