Plej multaj solidaj objektoj spertas linian ekspansion kiam la temperaturo ŝanĝiĝas. La lineara ekspansio estas la longo de la objekto pligrandiĝas aŭ la longo de la objekto malpligrandiĝas. Kutime, la longo de la objekto pligrandiĝas kiam la temperaturo plialtiĝas, dum la longo de la objekto malpligrandiĝas kiam la temperaturo malaltiĝas. Vi eble pensas, ke lineara ekspansio povas okazi nur ĉe objektoj kiel maldikaj dratoj. Ekzemple, rigardu aŭton, kiu estas parkita flanke de la vojo, do ĝi estas eksponita al la suno. Kiam la aŭto trovarmiĝas, la fera plato povas fariĝi pli dika, aŭ la flankolongo povas pligrandiĝi. Tegmentoj de domoj faritaj el zinko ankaŭ povas sperti ekspansion. En ĉi tiu kazo, kiam zinko trovarmiĝas, la randoj de zinko pligrandiĝas en larĝo kaj zinko povas eĉ fariĝi pli dika. La sama afero okazis al la fervojaj trakoj kaj fero aŭ ŝtalo sur la ponto.
Plej multaj solidaj objektoj disetendiĝas aŭ ŝrumpiĝas kiam la temperaturo de la objekto ŝanĝiĝas, do ni bezonas scii kiel la temperaturŝanĝoj influas la disetendiĝon de solidaj objektoj. Ekzemple, interspaco en la fervojaj trakoj. Fervojaj trakoj estas faritaj el ŝtalo. La inĝenieroj kalkulis la larĝon de la interspaco inter ĉiu relo. En varma tago, la relo disetendiĝas kelkajn centimetrojn. Kiam trajno preterpasas ĝin, la reltemperaturo ankaŭ pliiĝas, tiel ke la relo etendiĝas je kiom da centimetroj. En malvarmaj noktoj, la reloj ŝrumpiĝas ĝis kiom da centimetroj.
Surbaze de la rezultoj de la analizo, la inĝenieroj taksas la distancon inter la fervojaj interspacoj, tiel ke kiam la fervoja temperaturo pliiĝas, la reloj ne tuŝu unu la alian kaj fleksiĝu.
Por helpi nin derivi formulon, kiu esprimas la rilaton inter temperaturŝanĝiĝoj kaj la grandeco de longovastiĝo, reviziu solidan objekton spertantan vastiĝon, kiel montrite en la suba figuro.
To = komenca temperaturo, T = fina temperaturo, Lo = komenca longo, ΔL = ŝanĝo de longo, L = longo post ekspansio, ΔT = ŝanĝo de temperaturo.
Kiam la temperaturo de la objekto = T₂O ( la objekto estas ankoraŭ malvarma), la longo de la objekto = L₂O . Kiam la temperaturo de la objekto = T₂ (la temperaturo de la objekto pliiĝas), la longo de la objekto = L.
Surbaze de la rezultoj de observadoj kaj eksperimentoj, la ŝanĝoj en la longo de la objekto estas proporciaj al la ŝanĝoj en temperaturo. Se la temperaturo pliiĝas, la longo de la objekto pliiĝas. Male, kiam la temperaturo malpliiĝas, la longo de la objekto malpliiĝas. La ŝanĝo en longo de objekto estas ankaŭ proporcia al la longo de la originala objekto (Lo). Se la temperaturŝanĝoj estas samaj, objektoj kiuj estas 10 metrojn longaj, ekzemple, estos duoble longaj kompare kun objektoj kiuj estas nur 5 metrojn longaj. Do, ju pli longa la objekto, des pli granda la ekspansio de la objekto.
Ŝanĝoj en objekta longo (L) estas proporciaj al ŝanĝoj en temperaturo (ΔT): ΔL α ΔT
Ŝanĝoj en la longo de objekto (ΔL) estas proporciaj al la longo de la originala objekto (L o ): ΔL α L o
Ŝanĝoj en la longo de ĉiu objekto varias. Kvankam la temperaturŝanĝoj estas la samaj, la ekspansio spertita de fero ne estas la sama kiel tiu de vitro. Simile ĉe aliaj objektoj. Do, la lineara ekspansio dependas de la koeficiento de lineara ekspansio de ĉiu objekto. Ju pli granda la koeficiento de lineara ekspansio, des pli granda la longopliiĝo. Ju pli malgranda la koeficiento de lineara ekspansio, des pli malgranda la longopliiĝo. Oni povus diri, ke la ŝanĝo en longo de objekto estas proporcia al la koeficiento de lineara ekspansio.
∆ L ∝ α
La tri komparoj supre estas esprimitaj per ekvacio:
Priskribo: ΔL = La ŝanĝo en longo, α = La koeficiento de lineara ekspansio (unuoj α = K⁻¹ aŭ (C₂o ) ⁻¹ , L₂o = Komenca longo, ΔT (T₁ – T₂o ) ΔT = La ŝanĝoj en temperaturo (fina temperaturo – komenca temperaturo)
La tuta longo de objekto post spertado de dilatiĝo aŭ ŝrumpiĝo povas esti akirita per aldono de la komenca longo de la objekto (L₂o ) kaj la ŝanĝo en longo de la objekto (ΔL).
Priskribo: ΔL = longo de la objekto post disetendiĝo aŭ ŝrumpiĝo, Lo = La komenca longo de la objekto, ΔL = L – Lo = La ŝanĝo en longo, α = La koeficiento de lineara ekspansio (unuoj de α = K-1 aŭ (Co)-1, ΔT = T – To = Temperaturŝanĝo, To = La komenca temperaturo, T = la fina temperaturo.
Se la temperaturŝanĝo (TT₂o ) estas negativa, tiam la ŝanĝo en longo (LL₂o ) ankaŭ estas negativa.
En ĉi tiu kazo, la longo de la objekto malpliiĝas. Male, se la temperaturŝanĝo (TT₂o ) estas pozitiva, tiam la ŝanĝo de longo (LL₂o ) ankaŭ estas pozitiva. En ĉi tiu kazo, objektoj plilongiĝas.
Jen la valoro de la koeficiento de lineara ekspansio de solidaj objektoj, je temperaturo de 20 °C. La formo de likvaj kaj gasaj substancoj ŝanĝiĝas tiel ke ĉi tiuj du specoj de substancoj ne povas sperti la linearan ekspansion. La koeficiento de lineara ekspansio de solida objekto ankaŭ dependas de la temperaturo. Ĉe malsamaj temperaturoj, la koeficiento de lineara ekspansio de solidaj objektoj ankaŭ varias. Se la temperaturdiferenco ne estas tro signifa, la diferenco en la koeficiento de lineara ekspansio ne estas tro signifa, tiel ke ĝi povas esti ignorata.
