Вы когда-нибудь смотрели железнодорожные пути? Между двумя идущими подряд кусками рельса есть промежуток. Точно так же очень длинные бетонные мосты не строятся в виде единого блока. Они состоят из нескольких бетонных блоков, построенных бок о бок. Эти пространства оставляют строители, потому что большинство материалов расширяются при повышении температуры.
Следовательно, когда материал (или вещество) нагревается, его размеры изменяются. В большинстве случаев, связанных с твердыми телами, эти изменения легко заметить, но наблюдение строгий способ указать факторы, которые будут влиять на процесс расширения, от которого страдает вещество.
Поскольку расширение вызвано повышением температуры, мы можем сказать, что чем больше повышение температуры, тем больше расширение. Таким образом, при не очень больших колебаниях температуры увеличение длины пропорционально ей, обычно незаметно.
Что касается линейного расширения, мы можем утверждать, что тип материала влияет на расширение вещества. Эта характеристика материалов может быть представлена числом, называемым коэффициентом расширения, которое получается экспериментально, и это показывает, насколько расширяется единица длины вещества при изменении температуры от 1 ° С.
Каким образом каждый из этих факторов (изменение температуры, начальная длина стержня и материал из которых он состоит) влияет на расширение, может быть математически переведено очень просто. Посмотрим на рисунок выше, на нем металлический стержень длиной L0 и начальной температурой T0, при нагреваться в течение определенного периода времени, он будет иметь конечную длину L и конечную температуру К.
Таким образом, штанга подвергается линейное расширение ΔL, который можно рассчитать по разнице между L и L0, когда он претерпел изменение температуры (ΔT), рассчитанной между T и T0. Итак, у нас есть:
ΔL = L0 .α .ΔT или L = L0 (1+ α.ΔT)
В SI начальная длина стержня указывается в метрах, коэффициент линейного расширения материала α - в K-1 а изменение температуры ΔT дано в К. Однако чаще используется коэффициент расширения материала в ° C.-1 и изменение температуры в ° C.
Домициано Маркес
Закончил факультет физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear-dos-solidos.htm