Kebanyakan objek pepejal mengalami pengembangan linear apabila suhu berubah. Pengembangan linear ialah panjang objek meningkat atau panjang objek berkurangan. Biasanya, panjang objek meningkat apabila suhu meningkat, manakala panjang objek berkurangan apabila suhu menurun. Anda mungkin berfikir bahawa pengembangan linear hanya boleh berlaku pada objek seperti wayar nipis. Contohnya, lihat sebuah kereta yang diletakkan di tepi jalan, jadi ia terdedah kepada cahaya matahari. Apabila kereta terlalu panas, plat besi boleh menjadi lebih tebal, atau panjang sisi boleh bertambah. Bumbung rumah yang diperbuat daripada zink juga boleh mengalami pengembangan. Dalam kes ini, apabila zink terlalu panas, tepi zink bertambah lebar dan zink juga boleh menjadi lebih tebal. Perkara yang sama berlaku pada landasan kereta api dan besi atau keluli di jambatan.
Kebanyakan objek pepejal mengembang atau mengecut apabila suhu objek berubah, jadi kita perlu tahu bagaimana perubahan suhu mempengaruhi pengembangan objek pepejal. Contohnya, jurang di landasan kereta api. Landasan kereta api diperbuat daripada keluli. Jurutera telah mengira lebar jurang antara setiap rel. Pada hari yang panas, rel akan mengembang beberapa sentimeter. Apabila dilalui oleh kereta api, suhu rel juga meningkat sehingga rel memanjang sejauh berapa sentimeter. Pada malam yang sejuk, rel mengecut kepada berapa sentimeter.
Berdasarkan hasil analisis, jurutera menganggarkan jarak antara jurang rel, supaya apabila suhu rel meningkat, rel tidak bersentuhan antara satu sama lain dan menjadi bengkok.
Untuk membantu kita memperoleh formula yang menyatakan hubungan antara perubahan suhu dan magnitud pengembangan panjang, kaji semula objek pepejal yang mengalami pengembangan, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.
To = suhu awal, T = suhu akhir, Lo = panjang awal, ΔL = perubahan panjang, L = panjang selepas pengembangan, ΔT = perubahan suhu.
Apabila suhu objek = T ( objek masih sejuk), panjang objek = L. Apabila suhu objek = T (suhu objek meningkat), panjang objek = L.
Berdasarkan hasil pemerhatian dan eksperimen, perubahan panjang objek adalah berkadar terus dengan perubahan suhu. Jika suhu meningkat, panjang objek juga meningkat. Sebaliknya, apabila suhu menurun, panjang objek berkurangan. Perubahan panjang objek juga berkadar terus dengan panjang objek asal (Lo). Jika perubahan suhu adalah sama, objek yang panjangnya 10 meter, sebagai contoh, akan berganda panjangnya berbanding objek yang hanya panjangnya 5 meter. Jadi, semakin panjang objek, semakin besar pengembangan objek tersebut.
Perubahan panjang objek (L) adalah berkadar terus dengan perubahan suhu (ΔT): ΔL α ΔT
Perubahan panjang objek (ΔL) adalah berkadar terus dengan panjang objek asal (L₂o ) : ΔL₂αL₂o
Perubahan panjang setiap objek berbeza-beza. Walaupun perubahan suhu adalah sama, pengembangan yang dialami oleh besi tidak sama seperti kaca. Begitu juga dengan objek lain. Jadi, pengembangan linear bergantung pada pekali pengembangan linear setiap objek. Semakin besar pekali pengembangan linear, semakin besar pertambahan panjang. Semakin kecil pekali pengembangan linear, semakin kecil pertambahan panjang. Boleh dikatakan bahawa perubahan panjang sesuatu objek adalah berkadar terus dengan pekali pengembangan linear.
∆L ∝α
Tiga perbandingan di atas dinyatakan dalam persamaan:
Penerangan: ΔL = Perubahan panjang, α = Pekali pengembangan linear (unit α = K -1 atau (C o ) -1 , L o = Panjang awal, ΔT (T 1 – T o ) ΔT = Perubahan suhu (suhu akhir – suhu awal)
Jumlah panjang sesuatu objek selepas mengalami pengembangan atau pengecutan boleh diperoleh dengan menambah panjang awal objek (L₂ ) dan perubahan panjang objek (ΔL).
Penerangan: ΔL = panjang objek selepas mengembang atau mengecut, Lo = Panjang awal objek, ΔL = L – Lo = Perubahan panjang, α = Pekali pengembangan linear (unit α = K-1 atau (Co)-1, ΔT = T – To = Perubahan suhu, To = Suhu awal, T = suhu akhir.
Jika perubahan suhu (TT₂o ) adalah negatif, maka perubahan panjang (LL₂o ) juga adalah negatif.
Dalam kes ini, panjang objek berkurangan. Sebaliknya, jika perubahan suhu (TT₂o ) adalah positif, maka perubahan panjang (LL₂o ) juga positif. Dalam kes ini, panjang objek bertambah.
Berikut ialah nilai pekali pengembangan linear objek pepejal, pada suhu 20 °C. Bentuk bahan cecair dan gas berubah supaya kedua-dua jenis bahan ini tidak dapat mengalami pengembangan linear. Pekali pengembangan linear objek pepejal juga bergantung pada suhu. Pada suhu yang berbeza, pekali pengembangan linear objek pepejal juga berbeza-beza. Jika perbezaan suhu tidak terlalu ketara, perbezaan dalam pekali pengembangan linear tidak terlalu ketara supaya ia boleh diabaikan.
