ما الفرق بين التمدد الحراري والإنكماش الحراري

تعريف التمدد الحراري

التمدد الحراري هو الزيادة في الأبعاد الخطية للمادة الصلبة أو في حجم السائل وذلك بسبب ارتفاع درجة حرارته والتمدد الحراري هو ميل الأمر إلى تغيير في الشكل والمنطقة والحجم والكثافة عند تعرض هذه المادة لتغيير في درجة الحرارة إضافة إلى التحولات المرحلة، ودرجة الحرارة هي الدالة الرتيبة لمتوسط الطاقة الحركية الجزيئية للمادة، عندما تتعرض مادة ما للتسخين يحدث لجزيئات الاهتزاز والتحرك بشكل أكبر وعادة ما تخلق مسافة أكبر بينها حيث أن المواد التي تتقلص مع زيادة درجة الحرارة هي مواد غير عادية وتحدث فقط ضمن نطاقات درجات حرارة محدودة.

يسمى التمدد النسبي (بالانفعال) مقسوماً على التغير في درجة الحرارة بمعامل المادة للتمدد الحراري الخطي ويختلف بشكل عام باختلاف درجة الحرارة، مع زيادة الطاقة في الجسيمات فهذه الجسيمات تبدأ في التحرك بشكل أسرع وأكبر مما يؤدي إلى إضعاف القوى الجزيئية بينها وبالتالي تمدد المادة

.

التمدد الحراري هو إحدى خصائص المواد حيث يزداد فيها حجم المادة بشكل ناجم عن ازدياد درجة الحرارة الجسم عندما تتعرض مادة ما للتسخين حيث أن الطاقة الحركية للجزيئات المكونة لمادة ما تزداد وتتكاثر، فينتج عن هذا الازدياد حركة جزيئات المادة مما يؤدي إلى توسع المسافة التي تفصل بينها فيزداد حجم هذه المادة.[1]

ما هو الانكماش الحراري

الانكماش الحراري هي أنبوب قابل للانكماش يتقلص بشكل شعاعي عندما يتعرض للحرارة، حيث يتم إنتاج عملية الانكماش الحراري باستخدام عملية من خطوتين، والانكماش الحراري متاح في مجموعة واسعة من المواد لتناسب أي تطبيق بشكل تقريبي، حيث تحتوي أنابيب الانكماش الحراري على العديد من التطبيقات المفيدة بما في ذلك توفير العزل الكهربائي للأسلاك والتوصيلات والمفاصل والمحطات الطرفية والوصلات بالإضافة إلى تجميع العناصر السائبة مثل الأسلاك وكغطاء واقي.

و

تستخدم الخطوة الأولى في تصنيع الأنابيب عملية بثق قياسية حيث يتم في هذه العملية اختيار مادة الأنابيب بناءً على خصائص المادة لتتناسب مع البيئة التي سيتم استخدام الأنبوب فيها في النهاية، يتم خلط المادة الأساسية مع مواد مضافة أخرى مثل الملونات ومثبتات الأشعة فوق البنفسجية وهناك كثير من ال

امثلة على الانكماش الحراري

.[2]

الفرق بين التمدد الحراري والانكماش الحراري

لكي يستثنى لك التمييز


بين التمدد الحراري والانكماش الحراري أو الفوارق بينهما، فيمكن تلخيص هذه الفوارق بما يلي:[1] [2]

• 
  التمدد الحراري: يتلخص في
  
  
  زيادة حجم المادة نتيجة تعرضها لدرجة حرارة.
  
• 
  طريقة الحدوث : عندما ترتفع درجة حرارة المادة تزداد حركة الجزيئات المكونة لها  ويزداد عدد التصادمات فيما بينها  لذا يزداد حجمها
  
  
  مثال: تمدد الفواصل في السكك الحديدية في فصل الصيف.
  
• الانكماش الحراري: تقلص في حجم المادة نتيجة تعرضها لدرجة حرارة.
• 
  طريقة الحدوث:
  
  
  عندما تنخفض درجة حرارة المادة فإن حركة الجزيئات المكونة لها تقل ويقل عدد التصادمات فيما بينها لذا يقل حجمها،
  
  
  مثال : حركة دقائق الهواء في البالون عند نقص درجة حرارته.
  
• 
  قياس الانكماش في الموقع لمركبات الذبوليمر عبر ارتباط الصورة الرقمية.
  
• 
  القياس البصري للتشوهات ثلاثية الأبعاد أثناء تغير الطور.
  
• 
  نمذجة الانكماش الكيميائي المقترن والتمدد الحراري.
  
• 
  يرتبط تفاعل المعالجة لراتنجات التصلد بالحرارة بالانكماش الكيميائي الذي يتداخل مع التمدد الحراري نتيجة 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 النهائي 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 إلى المواد الصلبة.
  
• 
  تم فحص نظامين مثبتين على أساس البوليمر (إيبوكسي مملوء فينيلستر) وتم تطوير النماذج مما يدل على توافق جيد مع النتائج التجريبية.
  
• 
  قامت بتقديم القياسات باستخدام المسعر التفاضلي من أجل المسح التفاضلي (DSC) معلومات داعمة حول تفاعل المعالجة.
  
• 
  أظهر نظام فينيلستر انكماشاً أعلى ولكن تفاعلاً أسرع بكثير مقارنة بالإيبوكسي الذي تم فحصه.
  

فوائد الانكماش الحراري

عند استخدامه كغطاء واقي يوفر الانكماش الحراري الحماية من التآكل والقطع والخدش وحالات الصدمات المنخفضة، كما يمكن استخدامه مع أي تصميم للموصل تقريباً مثل إنشاء أختام دخول الكابلات لتوفير الحماية من البيئة المحيطة، تسمح هذه الحماية باستخدام المكونات في المناطق التي يمكن أن تتعرض فيها للرطوبة والمواد الكيميائية وكذلك الغبار والجسيمات الدقيقة الأخرى.

أمثلة على أنابيب الانكماش الحراري

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

مواد أنابيب الانكماش الحراري

تعتبر الأنابيب القائمة على البولي أوليفين هي أكثر الاستخدامات شيوعاً لظاهرة الانكماش الحراري، حيث 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 مصدر قلق كبير عند اختيار مادة الانكماش الحراري ويمكن إنتاج انكماش الحرارة باستخدام مادة أساسها PVC لا يمكن أن يتحمل PVC درجات الحرارة المرتفعة مثل مواد البولي أوليفين عادة 105 درجة مئوية هي أقصى درجة حرارة، ومع ذلك يتم تسعير PVC بشكل أكثر تنافسية حيث يقل بنسبة 10٪ 50٪ تقريباً عن البولي أوليفين.

توفر أنابيب الانكماش الحراري القائمة على PVC ألواناً أكثر إشراقاً وحيوية ووضوحاً أفضل إذا كانت هناك حاجة إلى أنبوب واضح، يتوفر PVC أيضاً في إصدارات مثبطة للهب ولديه قوة شد ومقاومة تآكل أفضل من مواد البولي أوليفين، تتوفر بعض إصدارات أنابيب الانكماش الحراري كمنتج مبطن بالمادة اللاصقة، يتضمن هذا الإصدار المعروف أيضاً باسم أنابيب الجدار المزدوج جداراً داخلياً من المادة اللاصقة يذوب ويتدفق عندما يتعرض الأنبوب للحرارة اللازمة لتقليص، نظراً لأن المادة اللاصقة تتدفق  فإنها تملأ وتفريغ حيث تتوافق بسهولة مع شكل الكائن داخل الأنبوب، ثم تتصلب المادة اللاصقة وتوفر مانع تسرب بيئي مما يحمي العناصر الموجودة أسفل الأنبوب من الرطوبة والملوثات الأخرى.

تتوافر أنابيب الانكماش الحراري أيضاً في مواد أخرى مثل اللدائن المرنة وFEP وPVDF ومطاط السيليكون وPTFE وViton وغيرها من المواد المتخصصة، سيتم تحديد استخدام هذه المواد من خلال البيئة التي سيتم استخدام أنبوب الانكماش فيها، تتقلص أنابيب الانكماش الحراري عن طريق تسخين المادة في فرن أو باستخدام مسدس هواء ساخن محمول باليد، يمكن استخدام طرق أخرى مثل إمساك مسدس اللحام بالقرب من الأنبوب أو باستخدام ولاعة يدوية ولكن لا يوصى بهذه الطرق ويتم تصنيف أنابيب الانكماش الحراري حسب المادة المصنوعة من القطر الداخلي للأنبوب غير المنكمش ونسبة الانكماش، نسبة الانكماش هي حجم الأنبوب الأصلي بالنسبة لشكله النهائي المنكمش، والنسب هذه الأكثر شيوعاً هي:[2]

• سيصبح الأنبوب نصف حجمه الأصلي عند استخدام الحرارة هناك طريقة أخرى للنظر إلى النسبة وهي أن الحجم الأصلي سيكون ضعف حجمه المصغر.
• سيصبح حجم الأنبوب ثلث حجمه الأصلي عند استخدام الحرارة وهناك طريقة أخرى للنظر إلى النسبة وهي أن الحجم الأصلي سيكون أكبر بثلاث مرات من شكله المنكمش.
• سيصبح الأنبوب ربع حجمه الأصلي عند استخدام الحرارة وهناك طريقة أخرى للنظر إلى 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٪ تقريباً من قطر المكون الأكبر المراد تغطيته، يسمح هذا الاختلاف بسهولة انزلاق الأنبوب فوق المكون.
• يحدد قياس أصغر مكون نسبة الانكماش للأنبوب 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 معاً فإنه يعد بديلاً صالحاً لغطاء الكابل، توفر أنابيب الانكماش نفس نطاقات درجات الحرارة أو أفضل منها مثل غلاف الكابل ولديه نفس القدرة على توفير عزل المواد للمكونات الموجودة تحته كغلاف كابل.