Lineær udvidelse. Hvordan opstår lineær dilatation?

Når kroppe udsættes for en variation i temperaturen de udvidesdet vil sige, de lider af en stigning eller et fald i deres dimensioner. Det er værd at bemærke, at denne variation er meget lille, og at den ofte ikke er synlig for det blotte øje, hvilket kræver udstyr, såsom et mikroskop, for at kunne visualisere det.
Kroppe udvides, når deres temperatur stiger. Det er kendt, at når der er en variation i kropstemperaturen, er atomerne, der udgør den, mere ophidsede, hvorved den gennemsnitlige afstand mellem dem stiger. Derfor får kroppen nye dimensioner, det vil sige den udvides. Generelt svulmer alle kroppe op efter opvarmning og trækker sig sammen efter temperaturen er reduceret.
Lineær ekspansion er den, hvor der kun er variation i en dimension, det vil sige materialets længde. Forestil dig følgende situation: en metalstang med længden L_jeg ved temperatur t_jeg, opvarmes til en bestemt temperatur t_f. Hvad man kan se er, at stangen efter opvarmning ikke længere er den samme længde, det vil sige den har gennemgået en variation i dens dimension, i sin længde har den udvidet sig. Se:

Hvor ΔL = L._f - L_jeg er variationen i længde, dvs. linjens udvidelse af linjen. Og Δt = t_f - t_jeg er temperaturvariationen i bjælken. Eksperimentelt viser det sig, at:
- den oprindelige længde (L._jeg) er proportional med starttemperaturen (t_jeg);
- den endelige længde (L._f) er proportional med den endelige temperatur (t_f);
- lineær ekspansion afhænger af det materiale, der udgør stangen.
Gennem disse fund blev følgende ligning for lineær ekspansion af legemerne bestemt: AL = L_jegα thvor α kaldes lineær ekspansionskoefficient, er en konstant egenskab ved det materiale, der udgør kroppen. For eksempel har vi for aluminium α = 0,000023 pr. ° C (eller ° C^-1) betyder dette, at aluminium udvider 23 milliontedele af sin længde ved hver 1 ° C variation i dens temperatur, det vil sige en meget lille udvidelse, der muligvis kun kan ses i mikroskop.

Af Marco Aurélio da Silva

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm