Večina trdnih teles se linearno razteza, ko se temperatura spremeni. Linearno raztezanje pomeni povečanje dolžine telesa ali zmanjšanje dolžine telesa. Običajno se dolžina telesa poveča, ko se temperatura zviša, medtem ko se dolžina telesa zmanjša, ko temperatura pade. Morda mislite, da se linearno raztezanje lahko pojavi le pri predmetih, kot so tanke žice. Poglejte si na primer avtomobil, ki je parkiran ob cesti, zato je izpostavljen soncu. Ko se avtomobil pregreje, se lahko železna plošča odebeli ali pa se dolžina stranice poveča. Tudi strehe hiš iz cinka se lahko raztezajo. V tem primeru se pri pregrevanju cinka robovi cinka povečajo v širino in cink se lahko celo odebeli. Enako se je zgodilo z železniškimi tiri in železom ali jeklom na mostu.
Večina trdnih predmetov se razširi ali skrči, ko se temperatura predmeta spremeni, zato moramo vedeti, kako temperaturne spremembe vplivajo na raztezanje trdnih predmetov. Na primer, reža v železniških tirih. Železniške tire so izdelane iz jekla. Inženirji so izračunali širino reže med posameznimi tirnicami. V vročem dnevu se tirnica razširi za nekaj centimetrov. Ko mimo pelje vlak, se temperatura tirnice prav tako poveča, tako da se tirnica raztegne za koliko centimetrov. V hladnih nočeh se tirnice skrčijo za koliko centimetrov.
Na podlagi rezultatov analize inženirji ocenijo razdaljo med režami tirnic, tako da se tirnice ob povečanju temperature tirnic ne dotikajo in se ne upognejo.
Da bi lažje izpeljali formulo, ki opisuje razmerje med temperaturnimi spremembami in velikostjo dolžinskega raztezanja, si oglejte trdno telo, ki se razteza, kot je prikazano na spodnji sliki.
To = začetna temperatura, T = končna temperatura, Lo = začetna dolžina, ΔL = sprememba dolžine, L = dolžina po raztezanju, ΔT = sprememba temperature.
Ko je temperatura objekta = To (predmet je še vedno hladen), dolžina predmeta = LoKo je temperatura predmeta = T (temperatura predmeta se poveča), je dolžina predmeta = L.
Na podlagi rezultatov opazovanj in poskusov so spremembe dolžine predmeta sorazmerne s spremembami temperature. Če se temperatura poveča, se dolžina predmeta poveča. Nasprotno pa se, ko se temperatura zmanjša, dolžina predmeta zmanjša. Sprememba dolžine predmeta je prav tako sorazmerna z dolžino prvotnega predmeta (Lo). Če so spremembe temperature enake, se bodo predmeti, ki so na primer dolgi 10 metrov, podvojili v dolžini v primerjavi s predmeti, ki so dolgi le 5 metrov. Torej, daljši kot je predmet, večja je njegova razteznost.
Spremembe dolžine objekta (L) so sorazmerne s spremembami temperature (ΔT): ΔL α ΔT
Spremembe dolžine predmeta (ΔL) so sorazmerne z dolžino prvotnega predmeta (Lo): ΔL α Lo
Spremembe dolžine vsakega predmeta se razlikujejo. Čeprav so temperaturne spremembe enake, raztezanje železa ni enako raztezanju stekla. Enako velja za druge predmete. Torej je linearno raztezanje odvisno od koeficienta linearnega raztezanja vsakega predmeta. Večji kot je koeficient linearnega raztezanja, večje je povečanje dolžine. Manjši kot je koeficient linearnega raztezanja, manjše je povečanje dolžine. Lahko bi rekli, da je sprememba dolžine predmeta sorazmerna s koeficientom linearnega raztezanja.
∆L ∝ α
Zgornje tri primerjave so izražene v enačbi:
Opis: ΔL = sprememba dolžine, α = koeficient linearnega raztezanja (enote α = K-1 ali (Co)-1Lo = Začetna dolžina, ΔT (T1 - T.o) ΔT = Spremembe temperature (končna temperatura – začetna temperatura)
Skupno dolžino predmeta po raztezanju ali krčenju lahko dobimo tako, da seštejemo začetno dolžino predmeta (Lo) in spremembo dolžine predmeta (ΔL).
Opis: ΔL = dolžina predmeta po raztezanju ali krčenju, Lo = Začetna dolžina predmeta, ΔL = L – Lo = Sprememba dolžine, α = Koeficient linearnega raztezanja (enote α = K-1 ali (Co)-1, ΔT = T – To = Sprememba temperature, To = začetna temperatura, T = končna temperatura.
Če se temperatura spremeni (TTo) je negativna, potem je sprememba dolžine (LLo) je tudi negativen.
V tem primeru se dolžina predmeta zmanjša. Nasprotno, če se temperatura spremeni (TTo) je pozitivna, potem je sprememba dolžine (LLo) je tudi pozitiven. V tem primeru se predmeti povečajo v dolžino.
Sledi vrednost koeficienta linearnega raztezanja trdnih teles pri temperaturi 20 °C. Oblika tekočih in plinastih snovi se spremeni tako, da ti dve vrsti snovi ne moreta doživeti linearnega raztezanja. Koeficient linearnega raztezanja trdnega telesa je odvisen tudi od temperature. Pri različnih temperaturah se spreminja tudi koeficient linearnega raztezanja trdnih teles. Če temperaturna razlika ni prevelika, tudi razlika v koeficientu linearnega raztezanja ni prevelika, da bi jo lahko zanemarili.
