Si funiculos electricos attente observes, animadvertes eos propter laxitatem deorsum curvatos esse. Cur funiculos electricos consulto laxantur, potius quam simpliciter tenduntur? Pleraque tecta in Flores et Lembata, Nusa Tenggara Orientali, ex zinco (Zn) facta sunt. Interdiu vel noctu, tecta zinca strepitum edunt. Cur zincum strepitum edit? Si in insula Java habitas, fortasse vias ferreas observasti. Rimae ad commissuras ferriviarias sunt. Quae est functio harum rimarum ad commissuras ferriviarias? Multa sunt de quibus cogitare et interrogare potes de argumento expansionis.
Expansio longitudinis
Pleraque solida expansionem linearem subeunt cum temperatura eorum mutatur. Hoc ad augmentum vel decrementum longitudinis refertur. Typice, longitudo obiecti crescit cum temperatura eius crescit, dum longitudo eius decrescit cum temperatura eius decrescit. Fortasse putes expansionem linearem tantum in obiectis sicut filis tenuibus occurrere. Exempli gratia, considera currum in latere viae collocatum soli expositum. Cum currus calescit, lamina metallica crassior fieri potest vel longitudo laterum eius augeri potest. Tectum zincum etiam expansionem linearem experiri potest. Hoc in casu, cum zincum calescit, margines zinci expandunt et zincum quoque crassius fieri potest. Idem accidit cum ferriviis et pontibus ferreis vel chalybeis.
Pleraque solida expandunt vel contrahunt cum temperatura eorum mutatur, itaque intellegere debemus quomodo mutationes temperaturae expansionem solidorum afficiant. Hoc perutile est cum apparatum, aedificia, vehicula, etc. designamus. Exempli gratia, rimae in ferriviis. Ferriviae ex ferro fiunt. Ingeniarii latitudinem rimarum inter singulas ferrivias calculaverunt. Die calida, ferriviae aliquot centimetris expandentur. Cum tramen eas transit, temperatura ferriviarum etiam augetur, faciens ut ferriviae quot centimetris expandantur. Nocte frigida, ferriviae quot centimetris contrahuntur. Secundum analysin, ingeniarii distantiam inter rimas ferriviarum aestimant ut cum temperatura ferriviae augetur, ferriviae non se tangant et flectantur.
Ut formulam quae relationem inter mutationem temperaturae et quantitatem expansionis linearis indicat derivare possimus, consideremus rem solidam expansionem subeuntem, ut in figura ad dextram demonstratur. Titulus: To = temperatura initialis, T = temperatura finalis, Lo = longitudo initialis, L = longitudo post expansionem, delta L = mutatio longitudinis, delta T = mutatio temperaturae.
Cum temperatura rei = T₂O ( res adhuc frigida est), longitudo rei = L₂O . Cum temperatura rei = T₂O (temperatura rei augetur), longitudo rei = L₂O. Secundum observationum et experimentorum eventus, mutatio longitudinis rei proportionalis est mutationi temperaturae. Si temperatura augetur, longitudo rei augetur. Contra, cum temperatura decrescit, longitudo rei decrescit. Mutatio longitudinis rei etiam proportionalis est longitudini initiali rei (L₂O ) . Si magnitudo mutationis temperaturae eadem est, res quae 10 metra longa est, exempli gratia, longitudine augebitur bis comparata cum re quae tantum 5 metra longa est. Ergo quo longior res, eo maior expansio rei.
Mutatio longitudinis obiecti (delta L) proportionalis est mutationi temperaturae (delta T):
Mutatio longitudinis obiecti (delta L) proportionalis est longitudini initiali obiecti (Lo):
Mutatio longitudinis cuiusque obiecti differt. Etiamsi magnum est mutationes temperaturae Similiter, expansio quam ferrum patitur non eadem est ac quam vitrum patitur. Idem valet de aliis rebus. Ergo, expansio linearis a coefficiente expansionis linearis cuiusque rei pendet. Coefficiens expansionis linearis pro singulis rebus per experimenta obtinetur. Quo maior coefficiens expansionis linearis, eo maior incrementum longitudinis. Quo minor coefficiens expansionis linearis, eo minor incrementum longitudinis. Dici potest mutationem in longitudine rei proportionalem esse coefficiente expansionis linearis.
Tres comparationes supra in aequatione exprimuntur:
Longitudo totalis rei post expansionem vel contractionem patiendam obtineri potest addendo longitudinem initialem rei (Lo) et mutationes in longitudine obiecti (delta L).
Cum temperatura mutatur (TT)o) negativa est, tum mutatio longitudinis (LL)o) etiam negativum est. Hoc in casu, longitudo obiecti decrescit. Contra, si temperatura mutatur (TTo) positiva est, tum mutatio longitudinis (LLo) etiam positiva est. Hoc in casu obiectum longitudine crescit.
Sequitur coefficiens expansionis linearis solidorum ad temperaturam 20 ° C. Liquores et gases formam mutant, prohibentes ne expansionem linearem patiantur. Coefficiens expansionis linearis solidorum etiam a temperatura dependet. Ad diversas temperaturas, coefficiens expansionis linearis solidorum etiam variat. Si differentia temperaturae non nimis magna est, differentia in coefficiente expansionis linearis etiam non nimis magna erit, ita neglegi potest.
Expansio voluminis
Expansionem longitudinis solum a rebus solidis experitur, expansionem voluminis ab omnibus rebus, sive solidis, sive liquidis, sive gaseosis, experitur. Aequatio expansionis voluminis similis est aequationi expansionis longitudinis.
Aequatio expansionis voluminis supra scripta tantum valet cum mutatio voluminis obiecti (sive solidi, sive liquidi, sive gasii) minor est quam volumen initiale obiecti. Si mutatio voluminis obiecti maior est quam volumen initiale obiecti, aequatio expansionis voluminis non praebet eventus accuratos. Solet mutatio voluminis quam obiecta solida patiuntur non esse nimis magna. Contra, valor coefficiens voluminis liquidorum et gasiorum satis magnus est. Coefficiens voluminis pro gasibus etiam facile mutatur cum mutationibus temperaturae. Ergo, formula supra scripta tantum ad expansionem obiectorum solidorum adhibetur. Formula ad determinandam mutationem voluminis gasii in theoria cinetica gasorum in gradu undecimo studebitur.
