Повеќето цврсти тела доживуваат линеарно ширење кога температурата се менува. Линеарното ширење е кога должината на телото се зголемува или должината на телото се намалува. Обично, должината на телото се зголемува кога температурата се зголемува, додека должината на телото се намалува кога температурата паѓа. Можеби мислите дека линеарното ширење може да се случи само на предмети како што се тенки жици. На пример, погледнете автомобил кој е паркиран покрај патот, па затоа е изложен на сонце. Кога автомобилот се прегрее, железната плоча може да стане подебела, или должината на страната може да се зголеми. Покривите на куќите направени од цинк, исто така, можат да доживеат ширење. Во овој случај, кога цинкот се прегрее, рабовите на цинкот се зголемуваат во ширина, а цинкот може да стане уште подебел. Истото се случи и со железничките пруги и железото или челикот на мостот.
Повеќето цврсти тела се шират или собираат кога температурата на телото се менува, па затоа треба да знаеме како промените на температурата влијаат врз ширењето на цврстите тела. На пример, празнина во железничките пруги. Железничките пруги се направени од челик. Инженерите ја пресметале ширината на празнината помеѓу секоја шина. Во топол ден, шината ќе се прошири за неколку сантиметри. Кога ќе помине воз, температурата на шината исто така се зголемува, така што шината се протега за колку сантиметри. Во студени ноќи, шините се собираат на колку сантиметри.
Врз основа на резултатите од анализата, инженерите ја проценуваат оддалеченоста помеѓу празнините во шините, така што кога температурата на шината се зголемува, шините не се допираат една со друга и не се свиткуваат.
За да ни помогнете да изведеме формула што ја наведува врската помеѓу промените на температурата и големината на експанзијата по должина, разгледајте цврст објект што доживува експанзија, како што е прикажано на сликата подолу.
To = почетна температура, T = конечна температура, Lo = почетна должина, ΔL = промена на должината, L = должина по експанзија, ΔT = промена на температурата.
Кога температурата на објектот = T₂o ( објектот е сè уште ладен), должината на објектот = L₂o . Кога температурата на објектот = T₂o (температурата на објектот се зголемува), должината на објектот = L.
Врз основа на резултатите од набљудувањата и експериментите, промените во должината на објектот се пропорционални на промените на температурата. Ако температурата се зголеми, должината на објектот се зголемува. Обратно, кога температурата се намалува, должината на објектот се намалува. Промената на должината на објектот е исто така пропорционална на должината на оригиналниот објект (Lo). Ако промените на температурата се исти, објектите што се долги 10 метри, на пример, ќе бидат двојно поголеми во споредба со објектите што се долги само 5 метри. Значи, колку е подолг објектот, толку е поголемо ширењето на објектот.
Промените во должината на објектот (L) се пропорционални на промените во температурата (ΔT): ΔL α ΔT
Промените во должината на објектот (ΔL) се пропорционални на должината на оригиналниот објект (Lo ) : ΔL α L o
Промените во должината на секој предмет се различни. Иако промените на температурата се исти, ширењето што го доживува железото не е исто како кај стаклото. Истото важи и за другите предмети. Значи, линеарното ширење зависи од коефициентот на линеарно ширење на секој предмет. Колку е поголем коефициентот на линеарно ширење, толку е поголемо зголемувањето на должината. Колку е помал коефициентот на линеарно ширење, толку е помало зголемувањето на должината. Може да се каже дека промената на должината на еден предмет е пропорционална на коефициентот на линеарно ширење.
∆ L ∝ α
Трите споредби погоре се изразени во равенка:
Опис: ΔL = Промена на должината, α = Коефициент на линеарно ширење (единици α = K -1 или (C o ) -1 , L o = Почетна должина, ΔT (T 1 – T o ) ΔT = Промени на температурата (конечна температура – почетна температура)
Вкупната должина на објектот по неговото ширење или собирање може да се добие со собирање на почетната должина на објектот (L- o- ) и промената на должината на објектот (ΔL).
Опис: ΔL = должина на објектот по ширењето или смалувањето, Lo = Почетната должина на објектот, ΔL = L – Lo = Промената на должината, α = Коефициент на линеарно ширење (единици α = K-1 или (Co)-1, ΔT = T – To = Промена на температурата, To = Почетна температура, T = конечна температура.
Ако промената на температурата (TTo ) е негативна, тогаш промената на должината (LLo ) е исто така негативна.
Во овој случај, должината на објектот се намалува. Обратно, ако промената на температурата (TTo ) е позитивна, тогаш промената на должината (LLo ) е исто така позитивна. Во овој случај, објектите се зголемуваат во должина.
Следната вредност на коефициентот на линеарно ширење на цврстите тела, на температура од 20 °C. Обликот на течните и гасовитите супстанции се менува така што овие два вида супстанции не можат да доживеат линеарно ширење. Коефициентот на линеарно ширење на цврст објект зависи и од температурата. На различни температури, коефициентот на линеарно ширење на цврстите тела исто така варира. Ако температурната разлика не е премногу значајна, разликата во коефициентот на линеарно ширење не е премногу значајна за да може да се игнорира.
