1. Värme och molekylrörelse:
* När du värmer ett material ökar du i huvudsak den kinetiska energin hos dess atomer och molekyler. Detta får dem att vibrera snabbare och röra sig mer kraftfullt.
* När molekylerna rör sig mer tenderar de att uppta en större volym, vilket leder till expansion.
2. Termisk expansion:
* linjär expansion: Fasta ämnen expanderar i alla tre dimensioner (längd, bredd och höjd). Detta kallas linjär expansion. Förändringen i längd (ΔL) är proportionell mot den ursprungliga längden (L), temperaturförändringen (ΔT) och koefficienten för linjär expansion (α) för materialet:ΔL =αlΔT.
* Volymutvidgning: Vätskor och gaser expanderar i alla tre dimensioner, vilket resulterar i volymutvidgning. Volymförändringen (ΔV) är proportionell mot den ursprungliga volymen (V), temperaturförändringen (ΔT) och volymutbyggnadskoefficienten (ß) för materialet:ΔV =ßVΔT.
3. Intermolekylära krafter:
* Styrkan hos de intermolekylära krafterna mellan molekyler spelar också en roll.
* starkare krafter (som i fasta ämnen) resulterar i mindre expansion för en given temperaturförändring.
* svagare krafter (som i gaser) resulterar i mer betydande expansion.
4. Undantag och överväganden:
* Vatten är ett anmärkningsvärt undantag: Vatten expanderar när det fryser, varför isen flyter. Detta beror på att vätebindningarna bildar en kristallin struktur som tar mer utrymme än flytande vatten.
* fasändringar: Material kan också förändra faser (fast, vätska, gas) på grund av temperaturförändringar. Dessa fasförändringar involverar betydande volymförändringar.
Sammanfattningsvis är utvidgningen och sammandragningen av material med temperaturförändringar en direkt konsekvens av den ökade eller minskade kinetiska energin hos atomerna och molekylerna i materialet, vilket leder till förändringar i det genomsnittliga avståndet mellan dem.
