Көпчүлүк катуу нерселер температура өзгөргөндө сызыктуу кеңейүүнү сезишет. Сызыктуу кеңейүү - бул нерсенин узундугунун көбөйүшү же кыскарышы. Адатта, температура жогорулаганда нерсенин узундугу көбөйөт, ал эми температура төмөндөгөндө нерсенин узундугу азаят. Сызыктуу кеңейүү ичке зымдар сыяктуу нерселерде гана болушу мүмкүн деп ойлошуңуз мүмкүн. Мисалы, жолдун четинде токтоп турган, күнгө ачык унааны караңыз. Унаа ысып кеткенде, темир плита калыңыраак же капталынын узундугу көбөйүшү мүмкүн. Цинктен жасалган үйлөрдүн чатырлары да кеңейиши мүмкүн. Бул учурда, цинк ысып кеткенде, цинктин четтери туурасы чоңоёт жана цинк андан да калыңыраак болушу мүмкүн. Ушул эле нерсе темир жол рельстеринде жана көпүрөдөгү темир же болотто болгон.
Көпчүлүк катуу нерселер нерсенин температурасы өзгөргөндө кеңейет же кичирейет, андыктан температуранын өзгөрүшү катуу нерселердин кеңейишине кандай таасир этерин билишибиз керек. Мисалы, темир жол рельстериндеги боштук. Темир жол рельстери болоттон жасалган. Инженерлер ар бир рельстин ортосундагы боштуктун туурасын эсептеп чыгышкан. Ысык күнү рельс бир нече сантиметрге кеңейет. Поезд өтүп кеткенде, рельстин температурасы да жогорулап, рельс канча сантиметрге созулат. Суук түндөрдө рельстер канча сантиметрге чейин кичирейет.
Анализдин жыйынтыктарына таянып, инженерлер рельстин температурасы жогорулаганда рельстер бири-бирине тийип, ийилип калбашы үчүн, рельстердин ортосундагы аралыкты эсептешет.
Температуранын өзгөрүшү менен узундуктун кеңейүүсүнүн чоңдугунун ортосундагы байланышты билдирген формуланы чыгарууга жардам берүү үчүн, төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кеңейип жаткан катуу нерсени карап көрөлү.
To = баштапкы температура, T = акыркы температура, Lo = баштапкы узундук, ΔL = узундуктун өзгөрүшү, L = кеңейүүдөн кийинки узундук, ΔT = температуранын өзгөрүшү.
Объекттин температурасы = T o болгондо (объект дагы эле муздак), объекттин узундугу = L o . Объекттин температурасы = T болгондо (объекттин температурасы жогорулаганда), объекттин узундугу = L болот.
Байкоолордун жана эксперименттердин жыйынтыктарына таянып, объектинин узундугунун өзгөрүшү температуранын өзгөрүшүнө пропорционалдуу. Эгерде температура жогоруласа, объектинин узундугу да өсөт. Тескерисинче, температура төмөндөгөндө, объектинин узундугу да кыскарат. Объектинин узундугунун өзгөрүшү баштапкы объектинин узундугуна (Lo) да пропорционалдуу. Эгерде температуранын өзгөрүшү бирдей болсо, мисалы, узундугу 10 метр болгон объектилердин узундугу болгону 5 метр болгон объектилерге салыштырмалуу эки эсеге көбөйөт. Демек, объект канчалык узун болсо, объектинин кеңейиши ошончолук чоң болот.
Объекттин узундугунун өзгөрүшү (L) температуранын өзгөрүшүнө пропорционалдуу (ΔT): ΔL α ΔT
Объекттин узундугунун өзгөрүшү (ΔL) баштапкы объекттин узундугуна (Lo) пропорционалдуу : ΔL α Lo
Ар бир нерсенин узундугунун өзгөрүшү ар кандай болот. Температуранын өзгөрүшү бирдей болгону менен, темирдин кеңейиши айнектикиндей эмес. Башка нерселерде да ушундай. Демек, сызыктуу кеңейүү ар бир нерсенин сызыктуу кеңейүү коэффициентине көз каранды. Сызыктуу кеңейүү коэффициенти канчалык чоң болсо, узундук ошончолук чоң болот. Сызыктуу кеңейүү коэффициенти канчалык кичине болсо, узундуктун өсүшү ошончолук кичине болот. Объекттин узундугунун өзгөрүшү сызыктуу кеңейүү коэффициентине пропорционалдуу деп айтууга болот.
∆ L ∝ α
Жогорудагы үч салыштыруу теңдемеде туюнтулат:
Сүрөттөмө: ΔL = Узундуктун өзгөрүшү, α = Сызыктуу кеңейүү коэффициенти (бирдиктер α = K -1 же (C o ) -1 , L o = Баштапкы узундук, ΔT (T 1 – T o ) ΔT = Температуранын өзгөрүшү (акыркы температура – баштапкы температура)
Кеңейүүдөн же кичирейүүдөн кийинки объекттин жалпы узундугун объекттин баштапкы узундугун (Lo) жана объекттин узундугунун өзгөрүшүн (ΔL) кошуу менен алууга болот.
Сүрөттөмө: ΔL = кеңейгенден же кичирейгенден кийинки объекттин узундугу, Lo = Объекттин баштапкы узундугу, ΔL = L – Lo = Узундуктун өзгөрүшү, α = Сызыктуу кеңейүү коэффициенти (α бирдиктери = K-1 же (Co)-1, ΔT = T – To = Температуранын өзгөрүшү, Тo = Баштапкы температура, T = акыркы температура.
Эгерде температуранын өзгөрүшү (TT o ) терс болсо, анда узундуктун өзгөрүшү (LL o ) да терс болот.
Бул учурда, объектинин узундугу кыскарат. Тескерисинче, эгерде температуранын өзгөрүшү (TT o ) оң болсо, анда узундуктун өзгөрүшү (LL o ) да оң болот. Бул учурда, объектилердин узундугу көбөйөт.
Төмөндө 20 °C температурада катуу нерселердин сызыктуу кеңейүү коэффициентинин мааниси келтирилген. Суюк жана газ түрүндөгү заттардын формасы бул эки типтеги заттар сызыктуу кеңейүүнү сезе албагыдай кылып өзгөрөт. Катуу нерсенин сызыктуу кеңейүү коэффициенти да температурага көз каранды. Ар кандай температураларда катуу нерселердин сызыктуу кеңейүү коэффициенти да өзгөрөт. Эгерде температуранын айырмасы өтө маанилүү болбосо, сызыктуу кеңейүү коэффициентиндеги айырма өтө маанилүү эмес, ошондуктан аны эске албай коюуга болот.
