Ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում պինդ մարմինների մեծ մասը գծային ընդարձակում է ապրում: Գծային ընդարձակումը մարմնի երկարության մեծացման կամ փոքրացման գործընթաց է: Սովորաբար մարմնի երկարությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում, մինչդեռ մարմնի երկարությունը փոքրանում է ջերմաստիճանի իջնելիս: Դուք կարող եք մտածել, որ գծային ընդարձակումը կարող է տեղի ունենալ միայն այնպիսի առարկաների վրա, ինչպիսիք են բարակ լարերը: Օրինակ՝ նայեք ճանապարհի եզրին կայանված մեքենային, որը ենթարկվում է արևի լույսին: Երբ մեքենան գերտաքանում է, երկաթե թիթեղը կարող է հաստանալ, կամ կողմի երկարությունը կարող է մեծանալ: Ցինկից պատրաստված տների տանիքները նույնպես կարող են ընդարձակվել: Այս դեպքում, երբ ցինկը գերտաքանում է, ցինկի եզրերը լայնանում են, և ցինկը կարող է նույնիսկ հաստանալ: Նույնը պատահեց երկաթուղու գծերի և կամրջի վրա գտնվող երկաթի կամ պողպատի հետ:
Պինդ մարմինների մեծ մասը ընդարձակվում կամ կծկվում է, երբ մարմնի ջերմաստիճանը փոխվում է, ուստի մենք պետք է իմանանք, թե ինչպես են ջերմաստիճանի փոփոխությունները ազդում պինդ մարմինների ընդարձակման վրա: Օրինակ՝ երկաթուղային գծերի ճեղքը: Երկաթուղային գծերը պատրաստված են պողպատից: Ինժեներները հաշվարկել էին յուրաքանչյուր ռելսի միջև եղած ճեղքի լայնությունը: Շոգ օրը ռելսը կընդլայնվի մի քանի սանտիմետրով: Երբ գնացքը անցնում է դրա կողքով, ռելսի ջերմաստիճանը նույնպես բարձրանում է, այնպես որ ռելսը քանի սանտիմետրով է ձգվում: Ցուրտ գիշերներին ռելսերը քանի սանտիմետրով են կծկվում:
Վերլուծության արդյունքների հիման վրա ինժեներները գնահատում են ռելսերի ճեղքերի միջև եղած հեռավորությունը, որպեսզի ռելսի ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում ռելսերը չդիպչեն միմյանց և չծռվեն։
Ջերմաստիճանի փոփոխության և երկարության ընդարձակման մեծության միջև կապը արտահայտող բանաձև ստանալու համար դիտարկենք ընդարձակման ենթարկվող պինդ մարմին, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում։
To = սկզբնական ջերմաստիճան, T = վերջնական ջերմաստիճան, Lo = սկզբնական երկարություն, ΔL = երկարության փոփոխություն, L = երկարությունը ընդարձակումից հետո, ΔT = ջերմաստիճանի փոփոխություն։
Երբ առարկայի ջերմաստիճանը = T₂o է ( առարկան դեռ ցուրտ է), առարկայի երկարությունը = L₂o է ։ Երբ առարկայի ջերմաստիճանը = T₂o է (առարկայի ջերմաստիճանը բարձրանում է), առարկայի երկարությունը = L։
Դիտարկումների և փորձերի արդյունքների հիման վրա, մարմնի երկարության փոփոխությունները համեմատական են ջերմաստիճանի փոփոխություններին: Եթե ջերմաստիճանը բարձրանում է, մարմնի երկարությունը մեծանում է: Հակառակը, երբ ջերմաստիճանը նվազում է, մարմնի երկարությունը փոքրանում է: Մարմնի երկարության փոփոխությունը նույնպես համեմատական է սկզբնական մարմնի երկարությանը (Lo): Եթե ջերմաստիճանի փոփոխությունները նույնն են, օրինակ՝ 10 մետր երկարություն ունեցող մարմինների երկարությունը կկրկնապատկվի՝ համեմատած ընդամենը 5 մետր երկարություն ունեցող մարմինների հետ: Այսպիսով, որքան երկար է մարմինը, այնքան մեծ է նրա ընդարձակումը:
Մարմնի երկարության փոփոխությունները (L) համեմատական են ջերմաստիճանի փոփոխություններին (ΔT): ΔL α ΔT
Մարմնի երկարության փոփոխությունները (ΔL) համեմատական են սկզբնական մարմնի երկարությանը (L o ): ΔL α L o
Յուրաքանչյուր մարմնի երկարության փոփոխությունները տարբեր են։ Չնայած ջերմաստիճանի փոփոխությունները նույնն են, երկաթի ընդարձակումը նույնը չէ, ինչ ապակու դեպքում։ Նմանապես, մյուս մարմինների դեպքում։ Այսպիսով, գծային ընդարձակումը կախված է յուրաքանչյուր մարմնի գծային ընդարձակման գործակցից։ Որքան մեծ է գծային ընդարձակման գործակիցը, այնքան մեծ է երկարության աճը։ Որքան փոքր է գծային ընդարձակման գործակիցը, այնքան փոքր է երկարության աճը։ Կարելի է ասել, որ մարմնի երկարության փոփոխությունը համեմատական է գծային ընդարձակման գործակցին։
Δ L ∝ α
Վերոնշյալ երեք համեմատությունները ներկայացված են հավասարման մեջ.
Նկարագրություն՝ ΔL = Երկարության փոփոխությունը, α = Գծային ընդարձակման գործակիցը (միավորներ՝ α = K -1 կամ (C o ) -1 , L o = Սկզբնական երկարությունը, ΔT (T 1 – T o ) ΔT = Ջերմաստիճանի փոփոխությունները (վերջնական ջերմաստիճան – սկզբնական ջերմաստիճան)
Մարմնի ընդհանուր երկարությունը ընդարձակումից կամ կծկումից հետո կարելի է ստանալ՝ գումարելով մարմնի սկզբնական երկարությունը (L- o ) և երկարության փոփոխությունը (ΔL):
Նկարագրություն՝ ΔL = օբյեկտի երկարությունը ընդարձակվելուց կամ կծկվելուց հետո, Lo = Մարմնի սկզբնական երկարությունը, ΔL = L – Lo = Երկարության փոփոխությունը, α = Գծային ընդարձակման գործակիցը (α = K միավորներ)-1 կամ (Co)-1, ΔT = T – To = Ջերմաստիճանի փոփոխություն, To = Սկզբնական ջերմաստիճանը, T = վերջնական ջերմաստիճանը։
Եթե ջերմաստիճանի փոփոխությունը (TTo ) բացասական է, ապա երկարության փոփոխությունը (LLo ) նույնպես բացասական է։
Այս դեպքում մարմնի երկարությունը փոքրանում է։ Եվ հակառակը, եթե ջերմաստիճանի փոփոխությունը (TTo ) դրական է, ապա երկարության փոփոխությունը (LLo ) նույնպես դրական է։ Այս դեպքում մարմինների երկարությունը մեծանում է։
Ստորև բերված է պինդ մարմինների գծային ընդարձակման գործակցի արժեքը 20°C ջերմաստիճանում: Հեղուկ և գազային նյութերի ձևը փոխվում է այնպես, որ այս երկու տեսակի նյութերը չեն կարող գծային ընդարձակում ապրել: Պինդ մարմնի գծային ընդարձակման գործակիցը նույնպես կախված է ջերմաստիճանից: Տարբեր ջերմաստիճաններում պինդ մարմինների գծային ընդարձակման գործակիցը նույնպես տատանվում է: Եթե ջերմաստիճանի տարբերությունը չափազանց էական չէ, ապա գծային ընդարձակման գործակցի տարբերությունը չափազանց էական չէ, որպեսզի այն կարելի լինի անտեսել:
