يزداد ضغط الهواء داخل إطار السيارة مع زيادة درجة الحرارة. يلاحظ معظم الناس هذه الظاهرة خاصة في فصل الصيف عند القيادة على الطرق الساخنة وهي زيادة الضغط داخل الإطارات لدرجة أنهم يشعرون برغبة في الانفجار وهذا ما يسعى هذا السؤال للطلاب إلى الإجابة عليه. المقالة من خلال اليوم سوف نجيب على هذا السؤال الموجه للطلاب ونتعرف أكثر على العلاقة بين زيادة ضغط الهواء داخل إطار السيارة مع زيادة درجة الحرارة بشرح طريقة تحسن معرفة الطلاب حول هذا الموضوع بشكل أفضل.
العلاقة بين زيادة ضغط الهواء وزيادة درجة الحرارة.
عندما تكون درجة الحرارة عالية، يأخذ الهواء في إطارات سيارتك حجمًا أكبر، بينما عندما تكون درجة الحرارة باردة، يأخذ الهواء حجمًا أقل، ويتم حساب ذلك وفقًا لقانون تشارلز، الذي ينص على أنه بالنسبة للكتلة الثابتة بحجم ثابت فالضغط يتناسب طردياً مع درجة الحرارة فتؤدي درجة الحرارة إلى زيادة الضغط، ويتم ذلك عادة وفق آلية محددة على النحو التالي
- من الناحية الجزيئية، تصطدم جزيئات الإطار بجدار الإطار، مما يؤدي إلى توليد القوة والضغط على جدار الإطار.
- تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة الطاقة الحركية وبالتالي زيادة سرعة جزيئات الهواء في الإطار.
- أخيرًا، تؤدي زيادة سرعة الجزيئات إلى زيادة عدد الاصطدامات بجدار الإطار في الثانية، مما يؤدي بدوره إلى زيادة القوة وبالتالي زيادة الضغط على جدار الإطار.
يزداد ضغط الهواء داخل إطار السيارة مع زيادة درجة الحرارة، حدد المتغير المستقل في العلاقة أعلاه.
بعد التعريف الذي ذكرناه أعلاه واكتشاف العلاقة بين ارتفاع الضغط ودرجة الحرارة، نصل إلى حل لهذا السؤال وهو
- السؤال يزداد ضغط الهواء داخل إطار السيارة مع زيادة درجة الحرارة. حدد المتغير المستقل في العلاقة أعلاه.
- الجواب ضغط الهواء.
هذا ما يشير إليه قانون تشارلز، الذي ينص على أن الضغط يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة لكتلة ثابتة عند حجم ثابت، وبالتالي يزداد ضغط الغاز في الإطار.
العوامل التي تؤثر على زيادة الضغط مع زيادة درجة الحرارة.
يمكن أن يتسبب هذا الاختلاف الكبير في ضغط الهواء نتيجة للحرارة في انفجار الإطارات، حيث يمكن أن يؤدي التضخم المفرط للإطار إلى التآكل المبكر وإعاقة الكبح، وبشكل عام هناك ثلاثة عوامل تؤثر على تدفق الهواء. الضغط نتيجة الحرارة وهي
- الجزيئات الساخنة – تتكون جميع المواد من ذرات وجزيئات تبدأ بالاهتزاز بشكل مكثف مع ارتفاع درجة حرارة الجزيئات مسببة التمدد، لذلك نظرًا لوجود جزيئات في الهواء، فمن السهل فهم سبب تمدد الإطارات المملوءة بالهواء مع حرارة الصيف.
- الاحتكاك من الواضح جدًا أنه أثناء القيادة على الطريق السريع، تحتك إطاراتك بالإسفلت لأن الاحتكاك يولد قدرًا كبيرًا من الحرارة التي تجعل إطارات سيارتك أكثر سخونة خلال فصل الصيف.
- هيكل الإطارات أو المطاط ترتبط جزيئات المطاط ببعضها البعض في سلاسل طويلة ملتوية تسمى البوليمرات. عندما تهتز البوليمرات، فإنها تتقلص بدلاً من التمدد. لذلك، يتم تصنيع الإطارات المطاطية بحيث لا تتدحرج البوليمرات على نفسها. ومع ذلك، كل شيء له نقطة الانهيار.
الاحتياطات الواجب اتخاذها لتجنب انفجار الإطارات المرتبط بالحرارة
بشكل عام، لا يمكنك فعل أي شيء حيال الحرارة، ولكن هناك خطوات يمكنك اتخاذها لمنع الإطارات من الانفجار أثناء القيادة
- احتفظ بإطاراتك منفوخة بشكل صحيح، حيث تتطلب القيادة الآمنة على الطرق السريعة أن يكون للإطارات قدر معين من ضغط الهواء.
- تحقق من ضغط الهواء قبل أن تبدأ القيادة وقم بفحصه كل ساعتين أثناء القيادة، كلما سافرت لمسافة طويلة أو إذا كنت تشك في أنها منتفخة.
- لا تقلل من حجم الهواء في الإطار كثيرًا، فهذا يعني أنك تخاطر بالقيادة على إطارات فارغة.
- إذا ارتفعت درجة حرارة الإطارات بشدة، فإن أفضل ما يمكنك فعله هو الانتظار حتى تبرد.
- الإطارات الضعيفة أكثر عرضة للانفجار، لذلك من الأفضل شراء الإطارات الصيفية المصممة لأداء أفضل في درجات الحرارة المرتفعة.
- يمكن أن تمنع معالجة إطاراتك بمنتج قائم على الشمع من الجفاف وهذا من شأنه أن يقلل من فرصة حدوث انفجار.
- ابق في حدود السرعة – كلما أبطأ، قل الاحتكاك وبالتالي قلت الحرارة.
وبهذه الشرح طريقة نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان زيادة ضغط الهواء داخل إطار السيارة مع ارتفاع درجة الحرارة. تحديد المتغير المستقل في العلاقة السابقة والذي أجابنا من خلاله على أحد الأسئلة الموجهة للطلاب في صفحتهم كما تعلمنا المزيد عن العلاقة بين زيادة ضغط الهواء ودرجة الحرارة والعوامل التي تؤثر عليه إجراءات حماية الإطارات من انفجار.