Lämpötila, T

• Lämpötila ja paine ovat olosuhteiden suureita
• Aineen lämpötila kuvaa aineen rakenneosien lämpöliikettä ja -värähtelyä
• Pienin mahdollinen lämpötila on absoluuttinen nollapiste, jossa lämpöliikettä ei ole ollenkaan
• Lämpötila-asteikon peruspisteet ovat veden sulamispiste ja veden kiehumispiste

Asteikot	Celsius	Kelvin
Yksikkö (aste)	1°C	1 K
Absoluuttinen nollapiste	-273 °C	0 K
Veden sulaminen	0 °C	273 K
Veden kiehuminen	100 °C	374 K

Lämpölaajeneminen, Δl

• Lämpötilan nousu laajentaa ja lasku kutistaa ainetta
• Kaasut laajenevat eniten
• Nesteet laajenevat mutta vähäisesti
  • Poikkeus: 4 °C tiheintä veden tapauksessa
• Kiinteä aine laajenee suhteessa
  • Lämpölaajenemiskertoimeen α
    tämä tieto etsitään taulukoista!
    
  • Alkuperäiseen pituuteen l
  • Lämpötilan muutokseen ΔT

Laskukaava: Δl = α · l · ΔT Eli:
Pituuden muutos = lämpölaajenemiskerroin · alkuperäinen pituus · lämpötilan muutos

Ⓔ Lipputanko on valmistettu alumiinista. Sen pituus on 15,00 m, kun lämpötila on -20 °C. Laske, kuinka pitkä lipputanko on kesällä lämpötilassa +30 °C. Etsitään alumiinin lämpölaajenemiskerroin α taulukosta ja lasketaan ensin lämpölaajeneminen. Laskussa lämpötilan yksikkö supistuu pois ja vastaukseen jää pituuden yksikkö.

Kaksoismetalliliuska

• Ohuen metalliliuskan ala- ja yläpinta ovat eri metalleja, jotka on liitetty saumattomasti yhteen.
  
• Jos metalleilla on eri lämpölaajenemiskerroin eli α, liuska taipuu lämpötilan muuttuessa
• Kuparin α = 0,000 0168 1/°C
• Sinkin α = 0,000 0297 1/°C
• Koska sinkillä on suurempi, se laajenee lämmetessään enemmän
• Jos liuskaa jäähdytetään, sinkki kutistuu enemmän
• Kaksoismetalliliuskaa käytetään saunan lämpömittareissa ja termostaateissa.

Lämpölaajeneminen voi aiheuttaa vahinkoa

• Siltojen päätyihin pitää jättää varaa lämpölaajenemiselle. Tämän lisäksi silta pitää asenta molemmista päistään pyörivien telojen päälle, jotta liikekitka ei murenna sillan ja perustusten välisiä kosketuspintoja.
  
• Rautatiekiskojen lämpölaajeneminen on perintesisesti huomioitu jättämällä kiskojen väliin raot. Tämän vuoksi junan pyörät kolkottavat. Moderneilla rataosuuksilla kiskot kuitenkin hitsataan yhteen. Tämä on mahdollista, kun ratapölkyt ja kiskojen kiinnitykset ovat niin lujat, että kiskot eivät pääse taipumaan mutkalle. Teräkseen vain kehittyy puristuksen (kesällä) tai venytyksen (talvella) aiheuttama jännitystila.
• Talojen keskuslämmityksestä voi joskus kuulua naksahduksia, kun lämmitys voimistuu tai vaimentuu. Seiniin kiinitetyt lämpöputket sillöin liikkuvat hieman kiinnikkeissään.
• Liian nopeat lämpötilan vaihtelut voivat rikkoa esineitä (alla viinilasi)

Kuva: Juomalasin hajoaminen kuuman veden vaikutuksesta. Lasi kestää hyvin erilaisia lämpötiloja mutta äkillinen muutos voi hajottaa sen. Kun lasiin kaadetaan kiehuvan kuumaa vettä, sen sisäpinta laajenee ensin. Lasin ulkopinta joutuu silloin venymään, mitä hauras materiaali ei kestä. Hajoamisen voi mahdollisesti välttää upottamalla lasin tiskiveteen niin, että se kuumenee samalla myös ulkopuolelta. Borosilikaattilasi kuten Pyrex® kestää lämmönvaihteluita hyvin, koska sen lämpölaajeneminen on vähäistä. Tavallisen ikkunalasin lämpölaajenemiskerroin on noin 0,000 008 1/°C (Lähde: FYKE) ja Pyrex® -lasin noin 0,000 0033 1/°C (Lähde: Thermal and mechanical characterization of borosilicate glass, N. Bouras et al. Proceedings of the JMSM 2008 Conference).