Teplotní roztažnost

Pokud látce dodáváme teplo, tak na molekulární úrovni tuto energie částice využijí k tomu, že mohou překonat vlivy přitažlivých sil a vzdálí se od sebe. To se navenek projeví zvětšením objemu a my hovoříme o teplotní roztažnosti.

Výpočet změny délky

Teplotní deformaci si vysvětlíme na příkladě tělesa, které má délku podstatně větší než zbylé rozměry. Pokud si označíme původní délku tělesa L₀, tak tak pokud jej zvýšíme teplotu a teplotní rozdíl ΔT, tak délka L po změně teploty se vypočítá podle vztahu

kde α je teplotní součinitel délkové roztažnosti , T_K je teplota na konci a T_S je teplota na začátku teplotní změny. 

Teplotní součinitel délkové roztažnosti

Jeho jednotkou je K^-1, přičemž tato veličina nám dává informaci o teplotní stálosti materiálu. Čím vyšší je jeho hodnota, tím více se délka tělesa při změně teploty změní. Pro většinu látek je tento součinitel kladný (s rostoucí teplotou rostou i rozměry těles).

Teplotní objemová roztažnost

Pokud přejdeme do trojrozměrného prostoru, tak i zde látky reagují na změnu teploty změnou svého objemu. Na odvození, které najdeš ve čtvrté minutě je vidět, že změna objemu tělesa se vypočítá podle

kdy V  je objem po teplotní změně, V₀  je počáteční objem tělesa a β je teplotní součinitel objemové roztažnosti. Z pravé části vztahu je vidět že β se rovná trojnásobku α.

Změna hustoty v závislosti na teplotě

Vycházíme z toho, že při změně teploty se nemění hmotnost tělesa. Tím pádem součin objemu a hustoty musí zůstat zachován. Proto

Vidíme, že při kladném teplotním součiniteli objemové roztažnosti hustota látky klesá.