Teplotní roztažnost kapalin a pevných látek

Nejen plyny, ale i pevné látky a kapaliny reagují na zvětšení teploty zvětšením vnitřní energie a tím zvětšením energie pohybu molekul. To se projeví tím, že molekuly mají větší rozkmit kolem rovnovážné polohy. Když tedy molekuly mají větší rozkmit, jsou celkové rozměry tělesa také větší.

Když těleso o délce l₀ ohřejeme o teplotu Dt, bude jeho výsledná délka:

l = l₀ + Dl = l₀ + l₀ × a × Dt = l₀ × (1 + a × Dt)

Dl = l₀ × a × Dt

a je součinitel teplotní délkové roztažnosti pevných látek [a] = K^–1

Animace 1 - teplotní roztažnost kovů
Animace 2 - bimetal

Pro plošnou roztažnost platí:

S = a × b = [a₀ × (1 + a × Dt)] × [b₀ × (1 + a × Dt)] = a₀ × b₀ × (1 + a × Dt)²

S = a₀ × b₀ × (1 + 2 × a × Dt + a² × Dt²)

a je velmi malé číslo – řádově tisíciny, proto druhou mocninu můžeme zanedbat.

S = a₀ × b₀ × (1 + 2 × a × Dt) = S₀ × (1 + 2 × a × Dt)

Pro objemovou roztažnost platí:

V = a × b × c = [a₀ × (1 + a × Dt)] × [b₀ × (1 + a × Dt)] × [c₀ × (1 + a × Dt)]

V = a₀ × b₀ × c₀ × (1 + a × Dt)³

V = a₀ × b₀ × c₀ × (1 + 3 × a × Dt + 3 × a² × Dt² + a³ × Dt³)

Druhou a třetí mocninu můžeme opět zanedbat

V = a₀ × b₀ × c₀ × (1 + 3 × a × Dt) = V₀ × (1 + 3 × a × Dt)

b = 3 × a je součinitel teplotní objemové roztažnosti pevných látek

Stejně tak roste i objem kapalin.

V = V₀ × (1 + b × Dt)

b je součinitel teplotní objemové roztažnosti kapalin

Animace 3 - teplotní anomálie vody (1)
Animace 4 - teplotní anomálie vody (2)

Objem vody při zahřívání z 0 °C nejprve klesá, až od 3,98 °C začne růst → anomálie vody; umožňuje přežít rybám přes zimu.