Lielākā daļa cieto objektu piedzīvo lineāru izplešanos, mainoties temperatūrai. Lineārā izplešanās ir objekta garuma palielināšanās vai samazināšanās. Parasti objekta garums palielinās, paaugstinoties temperatūrai, savukārt objekta garums samazinās, pazeminoties temperatūrai. Varētu domāt, ka lineāra izplešanās var notikt tikai tādiem objektiem kā tievi vadi. Piemēram, aplūkojiet automašīnu, kas ir novietota ceļa malā, tāpēc tā ir pakļauta saulei. Kad automašīna pārkarst, dzelzs plāksne var kļūt biezāka vai arī var palielināties malas garums. Arī no cinka izgatavotu māju jumti var piedzīvot izplešanos. Šajā gadījumā, kad cinks tiek pārkarsts, cinka malas palielinās platumā, un cinks var pat kļūt biezāks. Tas pats notika ar dzelzceļa sliedēm un dzelzi vai tēraudu uz tilta.
Lielākā daļa cieto objektu izplešas vai saraujas, mainoties objekta temperatūrai, tāpēc mums jāzina, kā temperatūras izmaiņas ietekmē cieto objektu izplešanos. Piemēram, sprauga dzelzceļa sliedēs. Dzelzceļa sliedes ir izgatavotas no tērauda. Inženieri bija aprēķinājuši spraugas platumu starp katru sliedi. Karstā dienā sliede izpletīsies par dažiem centimetriem. Kad garām pabrauc vilciens, sliedes temperatūra arī paaugstinās, tāpēc sliede izstiepjas par cik centimetriem. Aukstās naktīs sliedes saraujas līdz cik centimetriem.
Balstoties uz analīzes rezultātiem, inženieri novērtē attālumu starp sliežu spraugām, lai, palielinoties sliežu temperatūrai, sliedes nesaskartos viena ar otru un netiktu saliektas.
Lai palīdzētu mums iegūt formulu, kas parāda saistību starp temperatūras izmaiņām un garuma izplešanās lielumu, apskatīsim cietu objektu, kas izplešas, kā parādīts attēlā zemāk.
To = sākotnējā temperatūra, T = galīgā temperatūra, Lo = sākotnējais garums, ΔL = garuma izmaiņas, L = garums pēc izplešanās, ΔT = temperatūras izmaiņas.
Kad objekta temperatūra = T o (objekts joprojām ir auksts), objekta garums = L o . Kad objekta temperatūra = T (objekta temperatūra paaugstinās), objekta garums = L.
Pamatojoties uz novērojumu un eksperimentu rezultātiem, objekta garuma izmaiņas ir proporcionālas temperatūras izmaiņām. Ja temperatūra paaugstinās, objekta garums palielinās. Un otrādi, kad temperatūra pazeminās, objekta garums samazinās. Objekta garuma izmaiņas ir arī proporcionālas sākotnējā objekta garumam (Lo). Ja temperatūras izmaiņas ir vienādas, piemēram, objekti, kuru garums ir 10 metri, divkāršosies garumā, salīdzinot ar objektiem, kuru garums ir tikai 5 metri. Tātad, jo garāks objekts, jo lielāka ir tā izplešanās.
Objekta garuma (L) izmaiņas ir proporcionālas temperatūras izmaiņām (ΔT): ΔL α ΔT
Objekta garuma izmaiņas (ΔL) ir proporcionālas sākotnējā objekta garumam (L0 ) : ΔLαL0
Katra objekta garuma izmaiņas atšķiras. Lai gan temperatūras izmaiņas ir vienādas, dzelzs izplešanās nav tāda pati kā stiklam. Tāpat ir ar citiem objektiem. Tātad lineārā izplešanās ir atkarīga no katra objekta lineārās izplešanās koeficienta. Jo lielāks lineārās izplešanās koeficients, jo lielāks garuma pieaugums. Jo mazāks lineārās izplešanās koeficients, jo mazāks garuma pieaugums. Varētu teikt, ka objekta garuma izmaiņas ir proporcionālas lineārās izplešanās koeficientam.
∆L∝α
Trīs iepriekš minētie salīdzinājumi ir izteikti vienādojumā:
Apraksts: ΔL = garuma izmaiņas, α = lineārās izplešanās koeficients (vienības α = K -1 vai (C o ) -1 , L o = sākotnējais garums, ΔT (T 1 – T o ) ΔT = temperatūras izmaiņas (galīgā temperatūra – sākotnējā temperatūra)
Objekta kopējo garumu pēc izplešanās vai saraušanās var iegūt, saskaitot objekta sākotnējo garumu (L0 ) un objekta garuma izmaiņas (ΔL).
Apraksts: ΔL = objekta garums pēc izplešanās vai saraušanās, Lo = Objekta sākotnējais garums, ΔL = L – Lo = Garuma izmaiņas, α = Lineārās izplešanās koeficients (α = K vienības)-1 vai (Co)-1, ΔT = T – To = Temperatūras izmaiņas, To = Sākotnējā temperatūra, T = galīgā temperatūra.
Ja temperatūras izmaiņa (TT o ) ir negatīva, tad arī garuma izmaiņa (LL o ) ir negatīva.
Šajā gadījumā objekta garums samazinās. Un otrādi, ja temperatūras izmaiņas (TT o ) ir pozitīvas, tad arī garuma izmaiņas (LL o ) ir pozitīvas. Šajā gadījumā objektu garums palielinās.
Tālāk ir parādīta cietvielu lineārās izplešanās koeficienta vērtība 20 °C temperatūrā. Šķidruma un gāzveida vielu forma mainās tā, ka šie divi vielu veidi nevar piedzīvot lineāro izplešanos. Cietvielu lineārās izplešanās koeficients ir atkarīgs arī no temperatūras. Dažādās temperatūrās cietvielu lineārās izplešanās koeficients arī mainās. Ja temperatūras starpība nav pārāk liela, lineārās izplešanās koeficienta atšķirība nav pārāk liela, lai to varētu ignorēt.
