ЛІНІЙНЕ РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДОГО ТІЛА

Говорячи про розширення металів і інших матеріалів, для яких характерна кристалічна решітка, будемо мати на увазі їх полікристалічне стан. Як вже зазначалося раніше, для полікристалів відзначається изотропность, тобто властивості полікристалічного матеріалу однакові у всіх напрямках. Таким чином, тверді тіла розширюються (стискаються) однаково в будь-якому обраному в тілі напрямку.

Уявімо стрижень з твердого тіла довжиною 1 ₀ при температурі, яка дорівнює 0 ° С. При нагріванні до температури t ° C довжина його зростає до значення

Подовження стрижня дорівнює різниці:

Відносне подовження стрижня визначимо, зіставляючи значення а / с попередньою довжиною 1 ₀ :

Щоб визначити, на яку частину довжини тіла відбувається зміна його первісної довжини при нагріванні на 1 ° С, необхідно поділити обидві частини рівності (93) на прирощення температури а / ⁰ , рівне різниці:

Величина а , яка називається коефіцієнтом лінійного розширення даного матеріалу, характеризується відносним подовженням тіла, взятого при 0 ° С при зміні його температури на 1 ° С. Ця величина залежить від роду речовини і є для нього постійної в деякому діапазоні значень температури, тобто при зміні її від значення t | до значення t2.

Значення коефіцієнта лінійного розширення для різних матеріалів наводиться у відповідних таблицях.

При вирішенні завдань вважається, що величина а має одне і те ж значення в будь-якому діапазоні значень температури. Одиницею вимірювання величини

а є I / K, як це випливає з співвідношення (94). Причому використовується рівність градуса в шкалою Цельсія і в термодинамічної шкалою температур: 1 ° С = 1 К. Числові значення а для металів дуже малі (близько 10 ⁵ I / K).

Використовуючи формулу (94), можна обчислювати лінійний розмір тіла I, при будь-якому значенні температури:

Слід нагадати, що 1о відповідає лінійного розміру тіла при

0 ° С.