Eszkola

Rozszerzalność temperaturowa

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Rozszerzalnością temperaturową nazywane jest zjawisko wzrostu objętości ciała (cieczy/gazu) przy wzroście temperatury.

Liniowy współczynnik rozszerzalności temperaturowej \(\alpha\) mówi o względnym wydłużeniu ciała stałego przy zmianie temperatury o \(1[K]\). Znając jego wartość, można obliczyć, jaką długość \(l\)będzie mieć obiekt, o początkowej długości \(l_0\), który zmienił temperaturę o \(\Delta T\):

\(l=l_0(1+\alpha\cdot \Delta T)\)

Objętościowy współczynnik rozszerzalności temperaturowej  \(\beta\) określany jest dla cieczy oraz gazów i mówi o względnej zmianie objętości przy zmianie temperatury o \(1[K]\). Dla ciał stałych można zmianę objętości obliczyć jako trzykrotną zmianę długości liniowej. Znając wartość objętościowego współczynnika rozszerzalności można obliczyć, jaką objętość \(V\) będzie mieć obiekt o początkowej objętości \(V_0\), który zmienił temperaturę o \(\Delta T\):

\(V=V_0(1+\alpha\cdot \Delta T)\)

Zjawisko rozszerzalności temperaturowej jest powszechnie spotykane w życiu codziennym. Obserwujemy wzrost objętości balonu, piłki, gdy przebywa w wyższej temperaturze. Z tego samego powodu nie wolno wrzucać aerozoli i spray'ów do ognia - gazy będą się rozszerzać aż opakowanie nie będzie w stanie ich zatrzymać i nastąpi wybuch. Rozszerzalność cieczy wykorzystywana jest np. w termometrach cieczowych - przy wzroście temperatury, ciecz zajmuje większą objętość. Opisane zjawisko jest kluczowe dla inżynierów, którzy projektują i konstruują mosty, szyny kolejowe czy linie telefoniczne lub energetycznie. W niższych temperaturach będziemy zauważać szczeliny w mostach, które będą przy wzroście temperatury mniejsze. Podobnie będzie z naprężeniem linii napowietrznych.