يزداد ضغط الهواء في إطار السيارة مع ارتفاع درجة الحرارة أغلب الناس يلاحظون هذه الظاهرة وخاصة في فصل الصيف عندما يقودون سياراتهم على طرقات ساخنة، والتي تتجلى في زيادة الضغط في الإطارات إلى حد الشعور بأنها سوف تنفجر، وهذا ما كان يهدف إليه هذا السؤال عند الطلاب حاول الإجابة، وفي مقالتنا اليوم موقع مرجعي سنجيب على هذا السؤال للطلاب ونتعرف أكثر على العلاقة بين زيادة ضغط الهواء في إطار السيارة وارتفاع درجة الحرارة بشكل يزيد من معرفة الطلاب بهذا الموضوع بشكل أفضل.
العلاقة بين الزيادة الضغط الجوي مع زيادة درجة الحرارة
عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة، يأخذ الهواء الموجود في إطارات سيارتك حجمًا أكبر، بينما عندما تكون درجة الحرارة باردة، يأخذ الهواء حجمًا أصغر. يتم حساب ذلك وفقًا لقانون تشارلز، الذي ينص على أنه بالنسبة لكتلة ثابتة وحجم ثابت، فإن الضغط يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة، وبالتالي الزيادة. ستؤدي درجة الحرارة إلى زيادة الضغط، وعادةً ما يحدث ذلك وفق آلية محددة كما يلي:
- من الناحية الجزيئية، تصطدم الجزيئات الموجودة في الإطار بالجدار، مما يخلق قوة وبالتالي ضغطًا على جدار الإطار.
- يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى زيادة الطاقة الحركية وبالتالي زيادة سرعة جزيئات الهواء الموجودة في الإطار.
- وأخيراً فإن زيادة سرعة الجزيئات تؤدي إلى زيادة عدد الاصطدامات بجدار الإطار في الثانية الواحدة، وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة القوة وبالتالي إلى زيادة الضغط على جدار الإطار.
أنظر أيضا: من اخترع الإطارات القابلة للنفخ؟
يزداد ضغط الهواء في إطار السيارة مع ارتفاع درجة الحرارة. حدد المتغير المستقل في العلاقة السابقة
بعد التعريف الذي ذكرناه سابقاً واكتشاف العلاقة بين الضغط المرتفع ودرجة الحرارة سنصل إلى حل لهذا السؤال وهو:
- سؤال: يزداد ضغط الهواء في إطار السيارة مع ارتفاع درجة الحرارة. حدد المتغير المستقل في العلاقة السابقة.
- الجواب: الضغط الجوي.
وهذا ما يشير إليه قانون تشارلز الذي ينص على أنه بالنسبة لكتلة ثابتة عند حجم ثابت، فإن الضغط يتناسب طرديا مع درجة الحرارة، وبالتالي يزداد ضغط الغاز في الإطار.
العوامل المؤثرة على زيادة الضغط مع زيادة درجة الحرارة
يمكن أن يؤدي هذا الاختلاف الكبير في ضغط الهواء بسبب الحرارة إلى انفجار الإطارات، حيث أن الإفراط في نفخ الإطار يمكن أن يؤدي إلى تآكل مبكر وإعاقة الكبح. وبشكل عام هناك ثلاثة عوامل تلعب دوراً في إحداث زيادة في ضغط الهواء من أجل التسخين، وهي:
- الجسيمات الساخنة: تتكون جميع المواد من ذرات وجزيئات تبدأ بالاهتزاز بعنف عندما يتم تسخين الجزيئات، مما يؤدي إلى تمددها. ونظرًا لوجود جزيئات في الهواء، فمن السهل أن نفهم سبب تمدد الإطارات المملوءة بالهواء في حرارة الصيف.
- احتكاك: من الواضح جدًا أنه أثناء قيادتك على الطريق، تحتك إطارات سيارتك بالأسفلت لأن الاحتكاك يولد قدرًا لا بأس به من الحرارة، مما يجعل إطارات سيارتك أكثر سخونة في الصيف.
- هيكل الإطارات أو المطاط: ترتبط جزيئات المطاط ببعضها البعض في سلاسل طويلة ملتوية تسمى البوليمرات. عندما تهتز البوليمرات، فإنها تنكمش بدلًا من أن تتوسع. ولهذا السبب تُصنع الإطارات المطاطية بطريقة لا تستطيع البوليمرات أن تعمل من تلقاء نفسها.
أنظر أيضا: أي مما يلي يقلل الاحتكاك؟
الإجراءات الواجب اتباعها لمنع الانفجارات المرتبطة بالحرارة
بشكل عام، لا يوجد شيء يمكنك فعله بشأن الحرارة، ولكن هناك بعض الخطوات التي يمكنك اتخاذها لمنع انفجار الإطارات أثناء القيادة:
- تأكد من نفخ إطارات سيارتك بشكل صحيح لأن القيادة الآمنة على الطريق تتطلب أن يكون للإطارات قدر معين من ضغط الهواء.
- قم بقياس ضغط الهواء قبل القيادة وافحصه كل ساعتين أثناء القيادة، كلما قطعت مسافة كبيرة أو إذا كان هناك تضخم.
- لا تقم بتقليل حجم الهواء في الإطار أقل من اللازم، حيث إنك تخاطر بالقيادة بإطارات منفوخة بشكل أقل من اللازم.
- إذا أصبحت الإطارات ساخنة للغاية، فمن الأفضل الانتظار حتى تبرد الإطارات.
- الإطارات الضعيفة معرضة بشكل أكبر لخطر الانفجار، لذا من الأفضل شراء إطارات صيفية مصممة لقيادة أفضل في درجات الحرارة المرتفعة.
- إن معالجة إطاراتك بمنتج يحتوي على الشمع يمكن أن يمنعها من الجفاف ويقلل من فرصة انفجار الإطار.
- البقاء ضمن الحد الأقصى للسرعة. كلما تحركت بشكل أبطأ، قل الاحتكاك وبالتالي قلت الحرارة.
وبهذا نصل إلى نهاية مقالتنا بعنوان يزداد ضغط الهواء في إطار السيارة مع ارتفاع درجة الحرارة. حدد المتغير المستقل في العلاقة السابقة هذا أجاب على أحد الأسئلة التي تطرح على الطلاب في واجباتهم المدرسية. كما تعرفنا أكثر على العلاقة بين ارتفاع ضغط الهواء ودرجة الحرارة، والعوامل المؤثرة عليه، والإجراءات اللازمة لحماية الإطارات من الانفجارات.
(وسومللترجمة)الإجراءات الواجب اتباعها لمنع انفجار الإطارات بسبب الحرارة
