Pengembangan Terma Pepejal

Jambatan, landasan dan paip kelihatan pegun, tetapi ukurannya tidak benar-benar tetap. Apabila suhu berubah, jarak purata antara zarah dalam kebanyakan pepejal turut berubah sedikit. Perubahan yang sangat kecil pada skala zarah boleh terkumpul menjadi perubahan panjang yang penting pada struktur besar.

Perubahan kecil boleh menjadi penting

Bagi julat suhu yang sesuai, perubahan panjang boleh dihampiri dengan hubungan ΔL = αLΔT. Simbol ΔL ialah perubahan panjang, L ialah panjang asal, ΔT ialah perubahan suhu dan α ialah pekali pengembangan linear bahan. Oleh itu, batang yang lebih panjang mengalami perubahan panjang yang lebih besar jika bahan dan perubahan suhunya sama.

Bahan berbeza mengembang pada kadar berbeza

Nilai α ialah sifat bahan dan boleh berubah sedikit mengikut suhu. Sebagai contoh, nilai rujukan bagi aluminium lebih besar daripada nilai bagi keluli, manakala aloi Invar direka supaya pengembangannya jauh lebih kecil. Oleh itu, pemilihan bahan penting apabila perubahan ukuran perlu dikawal.

Getaran zarah dan jarak purata

Dalam pepejal, atom atau molekul bergetar di sekitar kedudukan keseimbangan. Apabila suhu meningkat, tenaga getaran turut meningkat. Bentuk tenaga keupayaan antara zarah biasanya tidak simetri, maka jarak purata antara zarah boleh meningkat. Gambaran ini menerangkan sebab kebanyakan pepejal mengembang apabila dipanaskan, tetapi tidak bermaksud semua bahan mesti berkelakuan sama pada semua suhu.

Ruang untuk bergerak mengurangkan tegasan

Jika objek bebas mengembang, perubahan ukurannya biasanya kecil. Jika pengembangan dihalang, tegasan terma boleh terbentuk. Sambungan pengembangan pada jambatan dan struktur panjang menyediakan ruang bagi perubahan ukuran supaya pemanasan dan penyejukan tidak menghasilkan tegasan yang berlebihan.

Pengembangan berlaku dalam lebih daripada satu arah

Pepejal bukan sekadar memanjang. Luas dan isi padunya juga berubah apabila suhu berubah. Bagi bahan isotropik dan perubahan suhu yang kecil, perubahan berlaku hampir sama dalam semua arah. Namun, kristal tertentu boleh mengembang secara berbeza mengikut arah strukturnya.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?