Kun ruumiit ovat lämpötilan vaihteluissa, ne laajentaa, eli he kärsivät mittojensa kasvusta tai laskusta. On syytä huomata, että tämä vaihtelu on hyvin pieni ja että se ei useinkaan ole havaittavissa paljaalla silmällä, minkä vuoksi laitteiden, kuten mikroskoopin, on oltava mahdollista visualisoida se.
Elimet laajenevat, kun niiden lämpötila nousee. Tiedetään, että kun kehon lämpötilassa on vaihtelu, sen muodostavat atomit ovat levottomampia, jolloin keskimääräinen etäisyys niiden välillä kasvaa. Siksi keho saa uudet ulottuvuudet eli laajenee. Yleisesti ottaen kaikki kehot turpoavat kuumennuksen jälkeen ja supistuvat lämpötilansa alentamisen jälkeen.
Lineaarinen laajeneminen on se, jossa vaihtelua on vain yhdessä ulottuvuudessa, toisin sanoen materiaalin pituudessa. Kuvittele seuraava tilanne: metallitanko, jonka pituus on Li lämpötilassa ti, kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan tf. Voidaan nähdä, että tanko ei ole kuumennuksen jälkeen enää samanpituinen, toisin sanoen sen kokoluokassa, pituudessa se on muuttunut. Katso:
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Missä ΔL = Lf - Li on pituuden vaihtelu, eli tangon lineaarinen laajeneminen. Ja Δt = tf - ti on tangon lämpötilan vaihtelu. Kokeellisesti käy ilmi, että:
- alkupituus (Li) on verrannollinen alkulämpötilaan (ti);
- lopullinen pituus (Lf) on verrannollinen lopulliseen lämpötilaan (tf);
- lineaarinen laajeneminen riippuu tangon muodostavasta materiaalista.
Näiden havaintojen avulla määritettiin seuraava yhtälö kappaleiden lineaariselle laajentumiselle: ΔL = Lia t, jossa α kutsutaan lineaarinen laajenemiskerroin, on kehon muodostavan materiaalin jatkuva ominaisuus. Esimerkiksi alumiinilla meillä on α = 0,000023 per ° C (tai ° C-1), tämä tarkoittaa, että alumiini laajentaa 23 miljoonasosaa pituudestaan jokaista 1 ° C: n vaihtelua kohti sen lämpötila, toisin sanoen hyvin pieni laajentuminen, joka mahdollisesti näkyy vain mikroskooppi.
Kirjoittanut Marco Aurélio da Silva
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Lineaarinen laajennus"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm. Pääsy 27. kesäkuuta 2021.
