الديناميكا الحرارية للأربطة المطاطية
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص612
2025-09-07
304
إذا قمت بشد رباط مطاطي بسرعة ووضعته على شفتك العليا في هذه الأثناء، فلماذا يصبح الرباط المطاطي دافئًا بما يكفي لتصبح حرارته ملحوظة لشفتك؟ أبعد الرباط المطاطي وهو لا يزال مشدودًا عن شفتك لبضع دقائق، ثم ضعه على شفتك مرةً أخرى واتركه لينكمش بسرعة. لماذا يصبح باردًا عند الانكماش؟
الجواب: يتكون مطاط الرباط المطاطي من سلسلة من الجزيئات الطويلة الملفوفة بطريقة تشبه المكرونة الاسباجيتي، وبها العديد من الوصلات المتقاطعة. عندما تَشدُّ الرباط المطاطي، تتمدد هذه الجزيئات، ويؤثّر جزء من حركة الشد هذه على الحركة الحرارية للجزيئات؛ ومِن ثَمَّ يرجع الدفء الذي تشعر به على شفتك إلى الحركة الحرارية المتزايدة. إذا تركت الرباط المطاطي ينكمش فستبدأ الجزيئات في التحرك حتى تتكدس، وتأتي الطاقة اللازمة للقيام بهذه الحركة من الطاقة الحرارية للجزيئات؛ ومِن ثُمَّ يصبح الرباط المطاطي باردًا. إذا دُفِّئ رباط مطاطي، فإن الطاقة الحرارية الإضافية للجزيئات تسمح للجزيئات بالالتفاف بشكل أقوى؛ ومن ثَمَّ يقل طول الرباط المطاطي، إذا بُرِّدَ الرباط المطاطي، فإن فقدان الطاقة الحرارية يعني أن الجزيئات لن تتمكن من الالتفاف بعضها حول بعض بنفس درجة الإحكام السابقة؛ ومن ثَمَّ يزداد طول الرباط المطاطي.
يمكن الاستفادة من حقيقة أن الرباط المطاطي ينكمش عند التسخين ويتمدد عند التبريد في آلة من الآلات حتى وإن كانت الآلة مستحدثة لهذا الغرض فحسب. تُثبت عجلة بحيث تدور حول محورها المركزي، يقابل محور ثان محور الدوران وتمتد الأربطة المطاطية من هذا المحور الثاني إلى المحيط الخارجي للعجلة تعني مقابلة المحور الثاني لمحور الدوران أنَّ تمدُّد الأربطة المطاطية لا يكون متماثلاً حول العجلة؛ إذ تكون بعض الأربطة مشدودة أكثر من الأخرى. تُغمر العجلة بعد ذلك إلى عمق نصف قطرها في حاوية من الماء الساخن. تتسبب الطاقة الحرارية الصادرة من الماء في انكماش الأربطة المطاطية المغمورة، ثم يؤدي عدم تماثل الأربطة المطاطية إلى دوران العجلة ببطء. تبرد الأربطة المطاطية عند خروجها من الماء وتصبح أقل تمددًا، وعندما تُعْمر في الماء مجددًا، تنكمش مرةً أخرى.
الاكثر قراءة في الديناميكا الحرارية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
