Rozszerzalność liniowa ciał stałych

1.Rozszerzalność cieplna

Zjawisko zmiany wymiarów ciała pod wpływem zmiany temperatury. Gdy temperatura rośnie, większość ciał stałych zwiększa swoje rozmiary, a gdy maleje — zmniejsza je.

2.Rozszerzalność liniowa

Rodzaj rozszerzalności cieplnej dotyczący zmiany długości ciała stałego, np. pręta, drutu lub szyny, gdy zmienia się jego temperatura.

3.Długość początkowa $l_0$

Długość ciała przed zmianą temperatury, czyli w temperaturze początkowej. To do niej odnosi się obliczenie przyrostu długości.

4.Przyrost długości $l$

Różnica między długością końcową a początkową. Obliczamy go jako $l=l-l_0$. Przy ogrzewaniu najczęściej jest dodatni, a przy ochładzaniu ujemny.

5.Zmiana temperatury $T$

Różnica między temperaturą końcową a początkową: $T=T_k-T_p$. To ona decyduje, jak duża będzie zmiana długości ciała.

6.Współczynnik rozszerzalności liniowej $b1$

Wielkość charakteryzująca materiał. Określa, jak bardzo zmienia się długość ciała o długości $1\,\mathrm{m}$ przy zmianie temperatury o $1\,^{\circ}\mathrm{C}$ lub $1\,\mathrm{K}$. Jednostką jest $\mathrm{K^{-1}}$.

7.Wzór na rozszerzalność liniową

Dla niewielkich zmian temperatury przyrost długości opisuje zależność $l=\alpha l_0 T$. Wynika z niej, że przyrost długości jest wprost proporcjonalny do długości początkowej i zmiany temperatury.

8.Długość końcowa

Po ogrzaniu lub ochłodzeniu długość ciała wynosi $l=l_0+l$. Jeśli ciało ogrzano, zwykle $l>l_0$, a jeśli ochłodzono, zwykle $l<l_0$.

9.Jednostka kelwin

Podstawowa jednostka temperatury w układzie SI. W obliczeniach przyrost temperatury ma taką samą wartość liczbową w kelwinach i stopniach Celsjusza.

10.Skutki praktyczne rozszerzalności

Rozszerzalność liniową uwzględnia się m.in. w mostach, torach kolejowych, przewodach napowietrznych i dylatacjach budynków. Bez tego elementy mogłyby się wyginać, pękać lub odkształcać.