8 Lämpölaajeneminen
Lämpölaajeneminen Lämpötilojen muutokset vaikuttavat kappaleiden pituuteen, pinta-alaan ja tilavuuteen. Kiinteät aineet ja nesteet laajenevat lämmetessään melko vähän rakenneosia yhdessä pitävien voimien vuoksi. Suljetussa astiassa kaasut ottavat koko tilavuuden ja sen pyrkimys laajeta voidaan havaita paineen kasvamisena.
Pituuden muutos Lämpötilan muutoksesta johtuva pituuden muutos noudattaa kaavaa ∆𝑙=𝛼 𝑙 0 ∆𝑇 𝑙= 𝑙 0 +𝛼 𝑙 0 ∆𝑡 missä on pituuden lämpötilakerroin, l on pituus ja ΔT on lämpötilan muutos.
Pituuden lämpötilakerroin on aineelle ominainen suure, joka ilmaisee, miten kappaleen pituus muuttuu lämpötilan muuttuessa. Esim. Kuinka paljon 105 m:n teräksisen linkkimaston pituus on pitempi kesällä kuin talvella, kun lämpötila vaihtelee -29°C:een ja +29 °C:een välillä?
Pinta-alan muutos Lämpötilasta johtuva pinta-alan muutos noudattaa kaavaa ΔA = A0 ΔT, missä A on pinta-ala ja on pinta-alan lämpötilankerroin.
Tilavuuden muutos Lämpötilasta johtuva tilavuuden muutos noudattaa kaavaa ΔV = V0 ΔT, missä V on tilavuus ja on tilavuuden lämpötilankerroin.
Lämpötilakertoimien välinen yhteys Jos kappale laajenee samalla tavalla kaikkiin suuntiin, pituuden suhteellisesta muutoksesta saadaan pinta-alan ja tilavuuden suhteelliset muutokset. Yleisesti voidaan päätellä, että = 2 ja = 3.
Vesi Vesi on monessa suhteessa poikkeava ja erityislaatuinen aine. Muutos 0 oC:sta +4 oC:een pienentää veden tilavuutta, veden jähmettyessä sen tilavuus kasvaa ja tiheys pienenee, vedellä on moniin muihin aineisiin verrattuna suurempi ominaislämpökapasiteetti sekä olomuodon muutoslämmöt.