Линейна дилатация. Как възниква линейна дилатация?

Когато телата са подложени на промяна в температурата, те разширява се, тоест те страдат от увеличаване или намаляване на своите размери. Струва си да се отбележи, че тази вариация е много малка и че често не се забелязва с просто око, поради което се изисква оборудване, като микроскоп, за да може да го визуализира.
Телата се разширяват, когато температурата им се повиши. Известно е, че когато има промяна в телесната температура, атомите, които я съставляват, са по-развълнувани, като с това се увеличава средното разстояние между тях. Следователно тялото придобива нови измерения, тоест се разширява. Най-общо казано, всички тела се подуват след нагряване и се свиват, след като температурата им е намалена.
Линейното разширение е това, при което има вариация само в едно измерение, т.е. дължината на материала. Представете си следната ситуация: метална пръчка с дължина L_i при температура t_i, се загрява до определена температура t_е. Това, което може да се види, е, че лентата след нагряване вече не е със същата дължина, тоест е претърпяла промяна в своите размери, в дължината си, тя се е разширила. Виж:

Където ΔL = L_е - Л._i е вариацията в дължината, т.е. линейното разширение на шината. И Δt = t_е - T_i е температурната вариация на лентата. Експериментално се оказва, че:
- първоначалната дължина (L_i) е пропорционална на началната температура (t_i);
- крайната дължина (L_е) е пропорционална на крайната температура (t_е);
- линейното разширение зависи от материала, от който е изградена лентата.
Чрез тези открития беше определено следното уравнение за линейно разширение на телата: ΔL = L_iα t, където α се нарича коефициент на линейно разширение, е постоянна характеристика на материала, който изгражда тялото. Например за алуминия имаме α = 0,000023 на ° C (или ° C^-1), това означава, че алуминият разширява 23 милионни от дължината си на всеки 1 ° C вариация в неговата температура, тоест много малко разширение, което може да се види само в микроскоп.

От Марко Аурелио да Силва

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm