soojuslaienemise

Soojuslaienemine on materjali suuruse muutumine temperatuuri tõustes. See põhineb aatomite vibratsioonide suurenemisel ja sidemete pikkuse keskmisel pikenemisel, mis põhjustab keha laienemist. Laienemine võib toimuda erinevates mõõtudes: lineaarne (pikkus), pindala ja maht, ning need omadused on seotud vastavate laienemiskatelustega: lineaarne soojuslaienemine (α), areaalne laienemine (β) ja volumetriline laienemine (γ). Koefitsiendid kirjeldavad, kui suuresti mõõdetav suurus muutub temperatuuri muutusega.

Lineaarne laienemine kirjeldab pikkuse muutust ja on kõige levinum; areaalne laienemine seostub pindalaga ning volumetriline laienemine mahtudega. Koefitsiendid on tavaliselt konstantsed vaid piiratud temperatuurivahemikus; tegelikud väärtused sõltuvad materjalist ja temperatuurist. Metallidel on tavaliselt α vahemikus umbes 10^-6 kuni mõne 10^-5 1/K; plastidel ja klaasil võib laienemine olla suurem või väiksem. Vesiviljadel on erijuhtum: vees on anomaalne laienemine 0–4 °C, kus ruumala võib suureneda külmudes või soojendes vastavalt temperatuurile ja tiheduse muutustele.

Soojuslaienemine mõjutab palju praktilisi lahendusi. Konstrueerimisel arvestatakse erinevate materjalide koonside jaotusi, et vältida pinget ja pragude teket: näiteks kasutatakse täite- või laienemiskommist, liited ja paisumisvuugud. Bimetallikastid, soojusjuhtid ja kristalliseeruvaid materjale ühendavad süsteemid sõltuvad tihti koefitsientide erinevusest. Mõõtmiseks kasutatakse dilatomeetriat ja muid termomeetrilisi meetodeid. Soojuslaienemine on fundamentaalne materjaliteaduse omadus, mis määrab jaotuse, ühendused ja pikaealisuse paljudes tehnoloogiates.