изменение размеров тела в процессе его нагревания. Количественно Т. р. при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом Т. р.)
. Практически значение а определяется из соотношения
, где
-объем газа, жидкости или твёрдого тела при температуре
Т2 >
T1, V - исходный объём тела (разность температур
T2 -
T1 берётся небольшой). Для характеристики Т. р. твёрдых тел наряду с α вводят коэффициент линейного T. р.
, где
l - первоначальная длина тела вдоль выбранного направления. В общем случае анизотропных тел
, причём различие или равенство линейных коэффициентов Т. Р.
вдоль кристаллографических осей
х, у, z определяется симметрией кристалла. Например, для кристаллов кубической системы, так же как и для изотропных тел,
и
. Для большинства тел α > 0, но существуют исключения, например вода при нагреве от 0 до 4 °С при атмосферном давлении сжимается (α < 0). Зависимость α от
Т наиболее заметна у газов (для идеального газа (См.
Идеальный газ) α
= 1
/T)
, у жидкостей она проявляется слабее. У ряда веществ в твёрдом состоянии -
Кварца
, Инвара и других - коэффициент
а мал и практически постоянен в широком интервале температур. При
T → 0 коэффициент Т. р. α
а → 0.
Значение изобарического коэффициента расширения некоторых газов,
жидкостей и твёрдых тел при атмосферном давлении
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Коэффициент объёмного расширения | Коэффициент линейного расширения |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Вещество | Температура, °С | α․103, (° | Вещество | Температура, ° | α․106, (°C) |
| | | C)-1 | | С | -1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Газы | 0-100 | 3,658 | Твёрдые тела | 20 | 1,2 |
| Гелий | " | 3,661 | Углерод | " | 7,9 |
| Водород | " | 3,665 | алмаз | 3-18 | 2,5 |
| Кислород | " | 3,674 | графит | 40 | 7,8 |
| Азот | " | 3,671 | Кремний | 40 | 14,1 0,384 |
| Воздух (без СО2) | 10 | 0,0879 | Кварц | 0-100 | Тепловое расширение9 |
| Жидкости | 20 | 0,2066 | || оси | 0-100 | Тепловое расширение7 |
| Вода | 80 | 0,6413 | ⊥оси | 0-100 | 4,5 |
| Ртуть | 20 | 0,182 | плавленный | 25 | 16,6 |
| Глицерин | " | 0,500 | Стекло | 25 | 18,9 |
| Бензол | " | 1,060 | крон | 20 | 25 |
| Ацетон | " | 1,430 | флинт | 25 | 12 |
| Этиловый спирт | " | 1,659 | Вольфрам | 25 | |
| | | | Медь | | |
| | | | Латунь | | |
| | | | Алюминий | | |
| | | | Железо | | |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Т. р. газов обусловлено увеличением кинетической энергии частиц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против внешнего давления. У твёрдых тел и жидкостей Т. р. связано с несимметричностью (ангармоничностью) тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные расстояния с ростом
Т увеличиваются. Экспериментальное определение
а и
ал осуществляется методами дилатометрии (См.
Дилатометрия)
. Т. р. тел учитывается при конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях.
Лит.: Новикова С. И., Тепловое расширение твердых тел, М., 1974; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Перри Д ж., Справочник инженера-химика, пер. с англ., т. 1, Л., 1969.
