Ha a testeket hőmérsékletváltozásnak teszik ki, akkor tágul, vagyis dimenzióik növekedését vagy csökkenését szenvedik el. Érdemes megjegyezni, hogy ez a variáció nagyon kicsi, és hogy gyakran szabad szemmel nem érzékelhető, ezért olyan eszközökre van szükségük, mint például a mikroszkóp, hogy képesek legyenek megjeleníteni azokat.
A testek kitágulnak, ha hőmérsékletük emelkedik. Ismert, hogy amikor a testhőmérséklet változik, az azt alkotó atomok izgatottabbak, ezzel megnő a köztük lévő átlagos távolság. Ezért a test új dimenziókat nyer, vagyis tágul. Általánosságban elmondható, hogy minden test megduzzad, miután felmelegedett, és összehúzódott, miután csökkentette hőmérsékletét.
A lineáris tágulás az, amelyben csak egy dimenzióban van változás, vagyis az anyag hosszában. Képzelje el a következő helyzetet: L hosszúságú fémrúdén t hőmérsékletenén, egy bizonyos t hőmérsékletre melegítjükf. Látható, hogy a rúd melegítés után már nem azonos hosszúságú, vagyis méretének, hosszának variációján ment keresztül, kitágult. Néz:
Ahol ΔL = Lf - Lén a hosszváltozás, vagyis a rúd lineáris tágulása. És Δt = tf - tén a sáv hőmérsékletváltozása. Kísérletileg kiderült, hogy:
- a kezdeti hossz (Lén) arányos a kezdeti hőmérséklettel (tén);
- a végső hossz (Lf) arányos a végső hőmérséklettel (tf);
- a lineáris tágulás a rudat alkotó anyagtól függ.
Ezen megállapítások révén meghatároztuk a testek lineáris tágulásának következő egyenletét: ΔL = Lénα t, ahol α-t nevezzük lineáris tágulási együttható, a testet alkotó anyag állandó jellemzője. Például alumínium esetén α = 0,000023 per ° C (vagy ° C-1), ez azt jelenti, hogy az alumínium minden 1 ° C-os változása esetén a hossza 23 milliomod részét kitágítja hőmérséklete, vagyis egy nagyon kis tágulat, amely valószínűleg csak a mikroszkóp.
Írta: Marco Aurélio da Silva
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm