Что такое тепловое расширение и как оно проявляется в твёрдых телах?

Тепловое расширение — это явление изменения размеров и объема тела под воздействием изменения температуры. Когда тело нагревается, его молекулы и атомы начинают двигаться быстрее, что приводит к увеличению межатомных или межмолекулярных расстояний, и, в результате, к расширению тела.

В твёрдых телах тепловое расширение проявляется следующим образом:

1. Линейное расширение: Твёрдое тело может изменять свою длину под воздействием изменения температуры. Линейное расширение определяется коэффициентом линейного расширения (обычно обозначается как α), который показывает, насколько изменится длина тела при изменении температуры на 1 градус Цельсия. Линейное расширение можно выразить формулой: ΔL = α * L0 * ΔT, где ΔL — изменение длины, L0 — исходная длина, ΔT — изменение температуры.

2. Площадное расширение: Твёрдое тело также может изменять свою площадь под воздействием изменения температуры. Площадное расширение определяется коэффициентом площадного расширения (обычно обозначается как β), который показывает, насколько изменится площадь тела при изменении температуры на 1 градус Цельсия. Площадное расширение можно выразить формулой: ΔA = β * A0 * ΔT, где ΔA — изменение площади, A0 — исходная площадь, ΔT — изменение температуры.

3. Кубическое расширение: Некоторые твёрдые тела также изменяют свой объем под воздействием изменения температуры. Кубическое расширение определяется коэффициентом кубического расширения (обычно обозначается как γ), который показывает, насколько изменится объем тела при изменении температуры на 1 градус Цельсия. Кубическое расширение можно выразить формулой: ΔV = γ * V0 * ΔT, где ΔV — изменение объема, V0 — исходный объем, ΔT — изменение температуры.

Тепловое расширение в твёрдых телах может иметь практическое значение при проектировании и изготовлении различных конструкций, а также при работе с материалами, где изменение размеров может вызвать например, напряжение или деформацию.