Wanneer lichamen worden blootgesteld aan temperatuurschommelingen, verwijden, dat wil zeggen, ze lijden aan een toename of afname van hun afmetingen. Het is vermeldenswaard dat deze variatie erg klein is en vaak niet waarneembaar is voor het blote oog, waardoor apparatuur, zoals een microscoop, nodig is om het te kunnen visualiseren.
Lichamen zetten uit als hun temperatuur stijgt. Het is bekend dat wanneer er een variatie in lichaamstemperatuur is, de atomen waaruit deze bestaat, meer geagiteerd zijn, waardoor de gemiddelde afstand tussen hen toeneemt. Daarom krijgt het lichaam nieuwe dimensies, dat wil zeggen, het breidt zich uit. Over het algemeen zwellen alle lichamen na verwarming en krimpen ze samen nadat hun temperatuur is verlaagd.
Lineaire uitzetting is die waarin er variatie is in slechts één dimensie, namelijk de lengte van het materiaal. Stel je de volgende situatie voor: een metalen staaf met de lengte Lik bij temperatuur tik, wordt verwarmd tot een bepaalde temperatuur tf. Wat te zien is, is dat de staaf, na verhitting, niet langer dezelfde lengte heeft, dat wil zeggen dat hij een variatie in afmeting heeft ondergaan, in lengte is uitgezet. Kijken:
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Waar ΔL = Lf – Lik is de variatie in lengte, dat wil zeggen, de lineaire uitzetting van de staaf. En Δt = tf – tik is de temperatuurvariatie van de balk. Experimenteel blijkt dat:
- de initiële lengte (Lik) is evenredig met de begintemperatuur (tik);
- de uiteindelijke lengte (Lf) is evenredig met de eindtemperatuur (tf);
- lineaire uitzetting hangt af van het materiaal waaruit de staaf bestaat.
Door deze bevindingen werd de volgende vergelijking voor lineaire uitzetting van de lichamen bepaald: ΔL = Likt, waar α wordt genoemd lineaire uitzettingscoëfficiënt, is een constante eigenschap van het materiaal waaruit het lichaam bestaat. Voor aluminium hebben we bijvoorbeeld α = 0,000023 per °C (of °C-1), betekent dit dat aluminium 23 miljoenste van zijn lengte uitzet bij elke 1°C variatie in of de temperatuur, dat wil zeggen een zeer kleine uitzetting die mogelijk alleen te zien is in microscoop.
Door Marco Aurélio da Silva
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Lineaire dilatatie"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm. Betreden op 27 juni 2021.
