Zjawisko rozszerzalności cieplnej

1.Rozszerzalność cieplna

Zjawisko polegające na zmianie wymiarów ciała pod wpływem zmiany temperatury. Najczęściej wraz ze wzrostem temperatury ciało zwiększa długość, powierzchnię lub objętość, a przy ochładzaniu się kurczy.

2.Kurczenie cieplne

Zmniejszanie wymiarów ciała podczas obniżania temperatury. Jest zjawiskiem odwrotnym do rozszerzalności cieplnej.

3.Rozszerzalność liniowa

Zmiana długości ciała stałego pod wpływem temperatury. Dotyczy szczególnie długich elementów, takich jak pręty, druty czy szyny.

4.Rozszerzalność objętościowa

Zmiana objętości substancji spowodowana zmianą temperatury. Występuje w ciałach stałych, cieczach i gazach, ale najsilniej zwykle w gazach.

5.Współczynnik rozszerzalności liniowej

Wielkość fizyczna określająca, jak bardzo zmienia się długość ciała przy zmianie temperatury o $1^{\circ}\mathrm{C}$ lub 1 K. Im większy współczynnik, tym bardziej materiał wydłuża się przy ogrzewaniu.

6.Zależność na zmianę długości

Dla niewielkich zmian temperatury zmianę długości opisuje wzór $\Delta l = \alpha l_0 \Delta T$, gdzie $\alpha$ to współczynnik rozszerzalności liniowej, $l_0$ długość początkowa, a $\Delta T$ zmiana temperatury.

7.Bimetal

Element złożony z dwóch złączonych metali o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej. Po ogrzaniu wygina się, ponieważ każda warstwa wydłuża się inaczej.

8.Szczeliny dylatacyjne

Przerwy pozostawiane w mostach, torach, chodnikach czy budynkach, aby elementy mogły zmieniać wymiary pod wpływem temperatury bez pękania i odkształceń.

9.Rozszerzalność cieczy

Ciecze podczas ogrzewania zwykle zwiększają objętość, a podczas ochładzania zmniejszają. Zjawisko to wykorzystuje się między innymi w termometrach cieczowych.

10.Anomalia rozszerzalności wody

Woda w zakresie od $0^{\circ}\mathrm{C}$ do $4^{\circ}\mathrm{C}$ zachowuje się nietypowo: przy ogrzewaniu do $4^{\circ}\mathrm{C}$ zmniejsza objętość, a powyżej tej temperatury rozszerza się jak większość cieczy. Największą gęstość ma w $4^{\circ}\mathrm{C}$.

11.Rozszerzalność gazów

Gazy bardzo wyraźnie zmieniają objętość pod wpływem temperatury. Przy ogrzewaniu rozszerzają się bardziej niż ciała stałe i ciecze, jeśli ciśnienie jest odpowiednio utrzymywane.

12.Skutki rozszerzalności cieplnej

Zjawisko może być użyteczne lub niebezpieczne. Umożliwia działanie termometrów i bimetali, ale może też powodować wyboczenia szyn, pękanie rur czy uszkodzenia nawierzchni bez dylatacji.