ما الفرق بين التمدد الحراري والإنكماش الحراري

تعريف التمدد الحراري

التمدد الحراري هو زيادة الأبعاد الخطية لمادة صلبة أو في حجم السائل بسبب ارتفاع درجة حرارته ، والتمدد الحراري هو ميل المادة للتغيير في الشكل والمساحة والحجم والكثافة عندما تخضع هذه المادة لتغيير في درجة الحرارة بالإضافة إلى انتقالات الطور ، ودرجة الحرارة هي الوظيفة الرتيبة لمتوسط ​​الطاقة الحركية الجزيئية للمادة ، عندما تتعرض المادة للتسخين ، تهتز الجزيئات وتتحرك أكثر وعادة ما تخلق مسافة أكبر بينها لأن المواد التي تتقلص مع الزيادة درجة الحرارة غير عادية وتحدث فقط في نطاقات درجات حرارة محدودة.

التمدد النسبي (الانفعال) مقسومًا على التغير في درجة الحرارة يسمى معامل المادة للتمدد الحراري الخطي ويختلف بشكل عام مع درجة الحرارة ، مع زيادة الطاقة في الجسيمات ، تبدأ هذه الجسيمات في التحرك بشكل أسرع وأكبر مما يؤدي إلى الضعف. القوى الجزيئية بينهما وبالتالي توسع المادة.

التمدد الحراري من خواص المواد التي يزداد فيها حجم المادة نتيجة ارتفاع درجة حرارة الجسم عند تعرض المادة للتسخين ، حيث تزداد الطاقة الحركية للجسيمات المكونة للمادة وتتضاعف ، وهذا تؤدي الزيادة إلى حركة جزيئات المادة مما يؤدي إلى توسع المسافة التي تفصل بينها وتزداد. حجم هذه المقالة.[1]

ما هو الانكماش الحراري

الانكماش الحراري عبارة عن أنبوب قابل للانكماش يتقلص شعاعيًا عند تعرضه للحرارة. يتم إنتاج عملية الانكماش الحراري باستخدام عملية من خطوتين. يتوفر الانكماش الحراري في مجموعة واسعة من المواد لتناسب أي تطبيق تقريبًا. تحتوي أنابيب الانكماش الحراري على العديد من التطبيقات المفيدة بما في ذلك: يوفر هذا العزل الكهربائي للأسلاك والتوصيلات والمفاصل والمحطات الطرفية والتوصيلات بالإضافة إلى تجميع العناصر السائبة مثل الأسلاك وكغطاء واقي.

وتستخدم الخطوة الأولى في تصنيع الأنابيب عملية بثق قياسية ، حيث يتم اختيار مادة الأنبوب في هذه العملية بناءً على خصائص المادة لتلائم البيئة التي سيتم فيها استخدام الأنبوب في النهاية. يتم خلط المادة الأساسية مع مواد مضافة أخرى مثل الملونات ومثبتات الأشعة فوق البنفسجية. أمثلة على الانكماش الحراري.[2]

الفرق بين التمدد الحراري والانكماش الحراري

لاستبعادك من التمييز بين التمدد الحراري والانكماش الحراري أو الفروق بينهما يمكن تلخيص هذه الفروق على النحو التالي:[1] [2]

• التمدد الحراري: يتلخص في زيادة حجم مادة نتيجة تعرضها لدرجة الحرارة.
• طريقة التواجد: عندما ترتفع درجة حرارة مادة ما ، تزداد حركة الجزيئات التي تتكون منها ، ويزداد عدد الاصطدامات بينها ، فيزداد حجمها. مثال: يتم شد مفاصل السكك الحديدية في الصيف.
• الانكماش الحراري: انخفاض في حجم مادة نتيجة تعرضها لدرجة الحرارة.
• طريقة التواجد: عندما تنخفض درجة حرارة مادة ما ، تقل حركة الجزيئات المكونة لها ويقل عدد الاصطدامات بينها ، وبالتالي يقل حجمها. مثال: حركة جزيئات الهواء في البالون عند انخفاض درجة حرارته.
• قياس الانكماش في الموقع للمركبات البوليمرية عبر ارتباط الصورة الرقمية.
• القياس البصري للتشوهات ثلاثية الأبعاد أثناء تغيير الطور.
• نمذجة الانكماش الكيميائي المزدوج والتمدد الحراري.
• يرتبط تفاعل المعالجة لراتنجات التصلد بالحرارة بالتقلص الكيميائي الذي يتداخل مع التمدد الحراري بسبب المحتوى الحراري الطارد للحرارة.
• يتم تحديد خصائص المواد النهائية للبوليمر من خلال هذه العملية الحرجة.
• بالنسبة لأنظمة المرساة اللاصقة ، فإن سلوك الانكماش الكلي للمادة مهم جدًا لسلوك الرابطة النهائية بين المادة اللاصقة وجدار البئر.
• تم تقديم نهج للقياس في الموقع للانكماش ثلاثي الأبعاد والتوسع الحراري مع ارتباط الصورة الرقمية (DIC) والتغلب على القيد المشترك لمدينة دبي للإنترنت على المواد الصلبة.
• تم فحص نظامين مثبتين على أساس البوليمر (الايبوكسي المملوء بالفينيلستر) وتم تطوير نماذج تظهر توافق جيد مع النتائج التجريبية.
• قدمت القياسات باستخدام مسعر المسح التفاضلي (DSC) معلومات داعمة حول تفاعل المعالجة.
• أظهر نظام فينيلستر انكماشًا أعلى ولكن تفاعلًا أسرع بكثير مقارنةً بالإيبوكسي الذي تم اختباره.

فوائد الانكماش الحراري

عند استخدامه كغطاء واقي ، يوفر الانكماش الحراري الحماية من التآكل والقطع والخدوش وظروف التأثير المنخفض يمكن استخدامه مع أي تصميم موصل تقريبًا مثل إنشاء أختام دخول الكابلات لتوفير الحماية من البيئة المحيطة. تسمح هذه الحماية باستخدام المكونات في المناطق حيث يمكن أن تتعرض للرطوبة والمواد الكيميائية وكذلك الغبار والجزيئات الدقيقة الأخرى.

أمثلة على أنابيب الانكماش الحراري

التطبيقات الأخرى لتقليل الحرارة هي تخفيف الإجهاد لمكونات معينة ، وترميز الألوان ، وتحديد المكونات المختلفة من خلال استخدام أنابيب ملونة مختلفة ، وتغيير نسيج تشطيب الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الانكماش الحراري في الأجزاء الصغيرة والأسلاك لتوفير مقاومة طفيفة للتآكل.[2]

مواد أنابيب الانكماش الحراري

الأنابيب القائمة على البولي أوليفين هي الاستخدامات الأكثر شيوعًا لظاهرة الانكماش الحراري. تتمتع المواد التي أساسها البولي أوليفين بالعديد من المزايا مقارنة بالمواد الأخرى. الميزة الرئيسية هي قدرتها على تحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 125 درجة مئوية 135 درجة مئوية ، إذا كان التسعير هو المصدر. مصدر قلق كبير عند اختيار مادة الانكماش الحراري يمكن إنتاج الانكماش الحراري باستخدام مادة قائمة على PVC لا يمكن أن يتحمل PVC درجات الحرارة المرتفعة لأن مواد البولي أوليفين عادة ما تكون 105 درجة مئوية هي أقصى درجة حرارة ، ومع ذلك يتم تسعير PVC بشكل أكثر تنافسية بنسبة 10٪ أقل من 50 تقريبًا ٪ للبولي أوليفين.

توفر أنابيب الانكماش الحراري القائمة على PVC ألوانًا أكثر إشراقًا وحيوية ووضوحًا أفضل إذا كانت الأنابيب الشفافة مطلوبة. يتوفر PVC أيضًا في إصدارات مثبطة للهب ولديها قوة شد ومقاومة تآكل أفضل من مواد البولي أوليفين. تتوفر بعض إصدارات أنابيب الانكماش الحراري كمنتج مبطّن بالمادة اللاصقة ، ويُعرف أيضًا باسم أنابيب الجدار المزدوج ، ويتضمن هذا الإصدار جدارًا داخليًا من مادة لاصقة تذوب وتتدفق عند تعرض الأنبوب للحرارة اللازمة للتقلص. العناصر الموجودة أسفل الأنبوب من الرطوبة والملوثات الأخرى.

تتوفر أنابيب الانكماش الحراري أيضًا في مواد أخرى مثل المطاط الصناعي ، FEP ، PVDF ، مطاط السيليكون ، PTFE ، Viton وغيرها من المواد المتخصصة ، سيتم تحديد استخدام هذه المواد حسب البيئة التي سيتم فيها استخدام أنبوب الانكماش ، والانكماش الحراري الأنابيب عن طريق تسخين المادة في فرن أو بمسدس باليد بالهواء الساخن يمكن استخدام طرق أخرى مثل إمساك مسدس اللحام بالقرب من الأنبوب أو استخدام ولاعة يدوية ولكن هذه الطرق غير موصى بها تصنف أنابيب الانكماش الحراري حسب مادة مصنوعة من القطر الداخلي للأنبوب غير المنكمش ونسبة الانكماش نسبة الانكماش هي حجم الأنبوب الأصلي بالنسبة لشكله نسبة الانكماش النهائي ، وهذه النسب الأكثر شيوعًا هي:[2]

• سيصبح الأنبوب نصف حجمه الأصلي عند استخدام الحرارة. هناك طريقة أخرى للنظر إلى النسبة وهي أن الحجم الأصلي سيكون ضعف حجمه المصغر.
• عندما يتم تطبيق الحرارة ، سيصبح الأنبوب ثلث حجمه الأصلي. هناك طريقة أخرى للنظر إلى النسبة وهي أن الحجم الأصلي سيكون أكبر بثلاث مرات من شكله المنكمش.
• سيصبح الأنبوب ربع حجمه الأصلي عند استخدام الحرارة. هناك طريقة أخرى لإلقاء نظرة على النسبة وهي أن الحجم الأصلي سيكون أكبر بأربع مرات من شكله المنكمش.
• يعتمد اختيار الحجم الصحيح لأنابيب الانكماش الحراري للتطبيق فقط على القدرة على إجراء القياسات الصحيحة وستحدد المكونات الأصغر والأكبر التي يتم تغطيتها حجم أنبوب الانكماش المطلوب.
• يجب أن يكون معرف الأنبوب أكبر بنسبة 25٪ تقريبًا من قطر المكون الأكبر المراد تغطيته ، ويسمح هذا الاختلاف للأنبوب بالانزلاق بسهولة فوق المكون.
• يحدد قياس المكون الأصغر نسبة انكماش الأنبوب المطلوب ، يجب أن يتناسب الأنبوب عند الانكماش بإحكام مع جميع المكونات.
• يمكن استخدام أنابيب الانكماش الحراري في العديد من التطبيقات. عند استخدامه كوسيلة لربط الأسلاك معًا ، فهو بديل قابل للتطبيق لتغليف الكابلات. توفر أنابيب الانكماش الحراري نفس نطاقات درجات الحرارة أو أفضل مثل تغليف الكابلات ولديها نفس القدرة على توفير عزل المواد للمكونات الموجودة أسفلها مثل تغليف الكابلات.