Die meeste vaste voorwerpe ervaar 'n lineêre uitsetting wanneer die temperatuur verander. Die lineêre uitsetting is die toename in die lengte van die voorwerp of die afname in die lengte van die voorwerp. Gewoonlik neem die lengte van die voorwerp toe wanneer die temperatuur toeneem, terwyl die lengte van die voorwerp afneem wanneer die temperatuur daal. Jy mag dink dat lineêre uitsetting slegs op voorwerpe soos dun drade kan plaasvind. Kyk byvoorbeeld na 'n motor wat aan die kant van die pad geparkeer is, sodat dit aan die son blootgestel word. Wanneer die motor oorverhit, kan die ysterplaat dikker word, of die sylengte kan toeneem. Dakke van huise van sink kan ook uitsetting ervaar. In hierdie geval, wanneer sink oorverhit word, neem die rande van sink in breedte toe en kan sink selfs dikker word. Dieselfde het met die spoorlyne en yster of staal op die brug gebeur.
Die meeste vaste voorwerpe sit uit of krimp wanneer die temperatuur van die voorwerp verander, daarom moet ons weet hoe die temperatuurveranderinge die uitsetting van vaste voorwerpe beïnvloed. Byvoorbeeld, 'n gaping in die spoorlyn. Spoorlynspore is van staal gemaak. Die ingenieurs het die breedte van die gaping tussen elke spoor bereken. Op 'n warm dag sal die spoor 'n paar sentimeter uitsit. Wanneer 'n trein dit verbysteek, neem die spoortemperatuur ook toe sodat die spoor vir hoeveel sentimeter strek. Op koue nagte krimp die spore tot hoeveel sentimeter.
Gebaseer op die resultate van die analise, skat die ingenieurs die afstand tussen die spoorgapings, sodat wanneer die spoortemperatuur styg, die relings nie aan mekaar raak en buig nie.
Om ons te help om 'n formule af te lei wat die verband tussen temperatuurveranderinge en die grootte van lengte-uitsetting aandui, kyk na 'n vaste voorwerp wat uitsetting ervaar, soos in die figuur hieronder getoon.
To = aanvanklike temperatuur, T = finale temperatuur, Lo = aanvanklike lengte, ΔL = verandering in lengte, L = lengte na uitbreiding, ΔT = verandering in temperatuur.
Wanneer voorwerptemperatuur = T o (voorwerp is steeds koud), voorwerplengte = L o . Wanneer die temperatuur van die voorwerp = T (die temperatuur van die voorwerp neem toe), die lengte van die voorwerp = L.
Gebaseer op die resultate van waarnemings en eksperimente, is die veranderinge in die lengte van die voorwerp eweredig aan die veranderinge in temperatuur. As die temperatuur toeneem, neem die lengte van die voorwerp toe. Omgekeerd, wanneer die temperatuur daal, neem die lengte van die voorwerp af. Die verandering in lengte van 'n voorwerp is ook eweredig aan die lengte van die oorspronklike voorwerp (Lo). As die temperatuurveranderinge dieselfde is, sal voorwerpe wat byvoorbeeld 10 meter lank is, verdubbel in lengte in vergelyking met voorwerpe wat slegs 5 meter lank is. Dus, hoe langer die voorwerp, hoe groter die uitsetting van die voorwerp.
Veranderinge in voorwerplengte (L) is eweredig aan veranderinge in temperatuur (ΔT): ΔL α ΔT
Veranderinge in die lengte van 'n voorwerp (ΔL) is eweredig aan die lengte van die oorspronklike voorwerp (L o ): ΔL α L o
Veranderinge in die lengte van elke voorwerp wissel. Alhoewel die temperatuurveranderinge dieselfde is, is die uitsetting wat yster ervaar nie dieselfde as glas nie. Net so met ander voorwerpe. Dus hang die lineêre uitsetting af van die koëffisiënt van lineêre uitsetting van elke voorwerp. Hoe groter die koëffisiënt van lineêre uitsetting, hoe groter is die lengtetoename. Hoe kleiner die koëffisiënt van lineêre uitsetting, hoe kleiner is die lengtetoename. Daar kan gesê word dat die verandering in lengte van 'n voorwerp eweredig is aan die koëffisiënt van lineêre uitsetting.
∆ L ∝ α
Die drie vergelykings hierbo word in 'n vergelyking uitgedruk:
Beskrywing: ΔL = Die verandering in lengte, α = Die koëffisiënt van lineêre uitbreiding (eenhede α = K -1 of (C o ) -1 , L o = Aanvanklike lengte, ΔT (T 1 – T o ) ΔT = Die veranderinge in temperatuur (finale temperatuur – aanvanklike temperatuur)
Die totale lengte van 'n voorwerp nadat dit uitsetting of krimping ervaar het, kan verkry word deur die aanvanklike lengte van die voorwerp (L o ) en die verandering in lengte van die voorwerp (ΔL) bymekaar te tel.
Beskrywing: ΔL = lengte van die voorwerp na uitbreiding of krimping, Lo = Die aanvanklike lengte van die voorwerp, ΔL = L – Lo = Die verandering in lengte, α = Die koëffisiënt van lineêre uitbreiding (eenhede van α = K-1 of (Co)-1, ΔT = T – To = Temperatuurverandering, To = Die aanvanklike temperatuur, T = die finale temperatuur.
As die temperatuurverandering (TT o ) negatief is, dan is die verandering in lengte (LL o ) ook negatief.
In hierdie geval neem die lengte van die voorwerp af. Omgekeerd, as die temperatuurverandering (TT o ) positief is, dan is die verandering in lengte (LL o ) ook positief. In hierdie geval neem voorwerpe in lengte toe.
Hier volg die waarde van die lineêre uitbreidingskoëffisiënt van vaste voorwerpe by 'n temperatuur van 20 °C. Die vorm van die vloeibare en gasvormige stowwe verander sodat hierdie twee tipes stowwe nie lineêre uitbreiding kan ervaar nie. Die lineêre uitbreidingskoëffisiënt van 'n vaste voorwerp hang ook af van die temperatuur. By verskillende temperature wissel die lineêre uitbreidingskoëffisiënt van vaste voorwerpe ook. As die temperatuurverskil nie te beduidend is nie, is die verskil in die lineêre uitbreidingskoëffisiënt nie te beduidend nie, sodat dit geïgnoreer kan word.
