Теория:

Термическим расширением называется изменение размеров и объёма тела под воздействием температуры.
При изменении температуры изменяются размеры твёрдых тел. Расширение под воздействием температуры характеризуется коэффициентом линейного термического расширения.
Изменение линейных размеров тела описывается формулой: l=l0(1+αΔT), где
l — длина тела;
l0 — первоначальная длина тела;
α — коэффициент линейного термического расширения;
ΔT — разница температур.
Коэффициент линейного термического расширения показывает, на какую часть первоначальной длины или ширины изменится размер тела, если его температура повысится на 1 градус.

табл.bmp
Если рассматривать стержень твёрдого вещества длиной 1 метр, то при повышении температуры на один градус длина стержня изменится на такое число метров, которое равно коэффициенту линейного расширения.
Пример:
\(10\) км железнодорожного пути при увеличении температуры воздуха на \(9\) градусов (например, от \(-5\) до \(+4\)), удлиняются на 100000,0000129=1,08 метр. По этой причине между участками рельсов оставляют промежутки.
sliedes.bmpНа этом рисунке видно, что происходит в жаркую погоду, если между участками рельсов оставлены неверные промежутки.

Термическое расширение надо учитывать и в трубопроводах, там используют компенсаторы — изогнутые трубы, которые при изменении температуры воздуха при необходимости могут сгибаться. На рисунке видно, что произойдёт, если не будет компенсатора.
 
cauruļvadi.bmp

Инженерам, проектирующим мосты, оборудование, здания, которые подвержены изменениям температуры, необходимо знать, какие материалы можно соединять, чтобы не образовались трещины.
 
Электрикам, которые протягивают линии электропередачи, необходимо знать, каким изменениям температуры будут подвержены провода. Если летом провода натянуты, то зимой они оборвутся.
 
При термическом расширении металлов используют автоматические выключатели тепловых приборов. Этот выключатель состоит из двух плотно соединённых пластин различных металлов (с различными термическими коэффициентами). Биметаллические пластины под воздействием температуры сгибаются или выпрямляются, замыкая или размыкая электрическую цепь.
 
мет.bmp
...................................................................................... Биметаллические пластины состоят из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры длина каждой пластины изменяется по-разному, в зависимости от этого пластины выгибаются либо вверх, либо вниз.
  
 
С изменением линейных размеров изменяется также и объём тела. Изменение объёма тела описывается формулой, похожей на формулу линейного расширения, только вместо коэффициента линейного термического расширения используется коэффициент объёмного термического расширения.
Изменение объёма тела под воздействием температуры описывается формулой: V=V0(1+βΔT), где
V — объём тела;
V0 — первоначальный объём тела;
β — коэффициент объёмного термического расширения;
ΔT — разница температур.
Коэффициент объёмного термического расширения показывает, на какую часть первоначального объёма изменится объём тела после повышения температуры на 1 градус.
Вещество
Коэффициент объёмного расширения β, K1
Бензин
0,000124
Ртуть...
0,000110
Эфир
0,000160
Глицерин
0,000051
Нефть
0,000100
Керосин
0,000100
Спирт
0,000110
Вода
0,000180
 
Пример:
Если объём спирта при температуре 30°C равен 500л, то при температуре 25°C его объём увеличится на 5000,00011(25(30))=3,025л.
Из формулы изменения объёма следует, что при повышении температуры объём жидкости увеличивается, но вода в очередной раз отличилась своими уникальными свойствами, так как при нагревании воды до определённой температуры она не расширяется, а сжимается.
 
график.bmp
При нагревании воды с температуры таяния льда вначале у неё уменьшается объём, и только после 4°C её объём начинает увеличиваться.