Поняття про теплове розширення тіл.

Всі речовини при нагріванні розширяються, а при охолоджуванні стискаються. З'ясуємо тепер, як визначається величина такого розширення.

Пригадаємо, що кристали володіють анізотропією, тому. (Давайте згадаємо, що це означає?)

взагалі кажучи, величина розширення кристала при нагріванні залежить від напряму. Проте більшість твердих речовин має полікристалічну будову, і тому вони є ізотропними. Далі в цьому розділі все відноситься до ізотропних тіл.

Отже, розширення твердих речовин при нагріванні відбувається однаково по всіх напрямах. Проте у багатьох випадках на практиці доводиться враховувати розширення тільки в одному напрямі. Наприклад, при прокладці труб для паропроводу доводиться враховувати подовження цих труб при нагріванні, а зміна площі поперечного перерізу стінок труб практичного значення не має. Зміна одного певного розміру твердого тіла при змінах температури називається лінійним розширенням (лінійним стисненням).

Нехай є стрижень, довжина якого при при 0°С рівна l0, а при температурі t рівна lt. Отже, зміна довжини стрижня при його нагріванні на буде рівний . На підставі дослідів легко встановити, що зміна довжини стрижня прямо пропорціонально приросту температури та його довжині при 0°С, тобто

Залежність від роду речовини виражається коефіцієнтом пропорційності .

Величина , характеризує залежність лінійного розширення при нагріванні від роду речовини і зовнішніх умов, й називається коефіцієнтом лінійного розширення.

Коефіцієнт лінійного розширення показує, на яку частину довжини тіла, узятого при 0°С, змінюється його довжина при нагріванні на 1°С:

(Доведіть, що одиницею коефіцієнта а служить °С^-1.)

Знайдемо формулу, що дозволяє обчислювати довжину тіла при різних температурах по відомій довжині . З попередньої формули маємо

Величина , що характеризує залежність об'ємного розширення тіла при нагріванні від роду речовини і зовнішніх умов, називається коефіцієнтом об'ємного розширення. Коефіцієнт об'ємного розширення показує, на яку частину об'єму тіла, узятого при 0°С, змінюється об'єм цього тіла при нагріванні на 1°С:

При розрахунках коефіцієнт в можна вважати сталим за величиною й брати з таблиць.

Формула (13.4) дозволяє легко отримати залежність об'єму тіла від температури: