Kitágulás, a térfogat azon nagyobbodása, melyet a meleg majdnem minden testen előidéz. Szilárd testeknél ez oly csekély, hogy csak mesterséges úton lehet észrevehetővé tenni. Igy szilárd rudat vizszintes alapra fektetnek, vagy bádogszekrényben levő vizbe, olajba v. jég közé helyeznek. Hevítés közben a rúd egyik vége szilárd akadályba ütközik, mig másik vége könnyen forgatható emeltyüt nyom, melyen kis tükör van. A táguló rúd az emeltyüt és tükröt bizonyos szöggel eltéríti eredeti helyzetéből és a tükörbe eső fénysugár visszaverődés után alkalmas helyen felállított léptéken halad, miáltal a rúd tágulása látható s egyúttal kiszámíthatóvá van téve. A következő kis táblázat a megnevezett anyagokból készült, 1 méternyi (1000 mm.-nyi) hosszuságu pálcák kitágulását adja mm.-ekben, 0°-tól 100°-ig való hevítés esetében:
Mivel a hosszuságváltozás 0° és 100° között közelítőleg arányos a melegítéssel, az 1°-kal való hőmérsékemelkedésnek megfelelő hosszuságnövekedés gyanánt a fönnebbi számok századrészét lehet tekinteni. Tehát az 1 m. hosszu cinkpálca 1°-kal való melegítéskor 0,03 mm.-rel v. 0,00003 m.-rel hosszabbodik, vagyis eredeti hosszának 3/100.000 részével. Az igy nyert számot az illető agyag hosszuságváltozási koefficiensének nevezik.
Ilyenek:
| vasrúd | | | 0·00001167-től 0·00001440-ig |
Ha valamely rúd hosszát 0°-nál 1°-val, t°-nál pedig lt-vel jelöljük és α az illető anyag hosszuságváltozási koefficiense, akkor lt = l0 (1α+jelt). Ha az anyag szerkezete olyan, hogy a melegben minden irányban egyformán tágul, akkor a hosszuságváltozás koefficiensének háromszorosa adja a köbtartalom változásának koefficiensét. Az ilyen testtáguláskor is megtartja alakját; ha ellenben a tágulás valamely irányban nagyobb vagy kisebb mérvü, a test alakja már változik.
1. ábra.
A szilárd testek tágulását a közéletben sokszorosan használják. Jól járó ingaóra ingájának bármely hőmérséknél egyforma hosszunak kell maradnia. Mivel egyszerü fémpálca hosszát változtatja, az u. n. rostély-ingát használják (l. 1. ábra). Az eee-vel jelzett pálca és keret vas- vagy acélból való, ez csak lefelé tágulhat. Az alsó vizszintes rúdon megerősített zz keret cinkből való és ez csak fölfelé tágulhat. Mivel a fémlencsét tartó rúd a horganykereten van megerősítve, elérhető, hogy az inga hossza ugyanaz maradjon. Ugyanezt elérhetni kénesővel is, mely az ingarúd alsó végén üveghengerben van. Ha zsebórát akarnak a hő okozta változásoktól függetlenné tenni, a billegőt két, egymáshoz forrasztott fémszalagból készítik, melyek a hő behatása alatt különbözően tágulnak. Két ilyen fémszalag félköralakulag van meggörbítve s mindegyiknek végén egy-egy kis súly van odaforrasztva. Ha a két fémszalag a melegben tágul, a súlyocskák a billegő középpontjához kénytelenek közeledni, miáltal a mozgás egyformasága biztosítható. Az ilyen órát kronométernek (l. o.) nevezik. Különbözően táguló fémekből készített szalagokat fémhőmérőknél is használnak (l. Hőmérő).
Mivel a hőokozta tágulás és a lehüléskor beálló összehúzódás roppant erővel történik, e körülményt célszerüen lehet felhasználni. Abroncsokat izzó állapotban helyeznek kerékre, hordóra, mert az összehúzódó vas másként el nem érhető erővel tartja össze e tárgyakat. Izzó s azután lehülő vasrudakkal falakat lehet összetartani stb. Vashidak készítésénél, vasúti sínek lerakásánál a hő okozta tágulásnak tért kell engednie.
Folyékony testeknél csak térogatbeli tágulásról lehet szó. Mivel folyadék mindig valamely edényben van, ennek tágulása miatt közvetlenül csak a látszólagos tágulást figyelhetjük meg. Ha az edény tágulását is figyelembe vesszük, megkapjuk a valódi tágulást, mely tehát nagyobb, mint a látszólagos. A folyadékok tágulását dilatometerrel lehet mérni. A folyadékot t. i. edénybe teszik, melyben p. a szoba hőmérséknél bizonyos jelig ér. Hevítéskor bizonyos mennyiségü folyadék tulemelkedik a jelen s ennek pontos meghatározásából meg lehet kapni a hőmérsékemelkedésnek megfelelő tágulást. A kénesőnek valódi tágulása 0°-tól 100°-ig az eredeti térfogat 18/1000 része, a vizé 43/1000, táblaolajé 80/1000 és petroleumé 100/1000. Ha tehát nagy melegben veszünk egy liter petroleumot, kevesebb anyagot kapunk, mint amennyit hidegben. A folyékony testek erősebben tágulnak, mint a szilárdak, de a tágulás nem minden folyadékra nézve egyenletes. Mivel a higany és borszesz 0° és 100° közt a hőmérsékkel arányosan tágulnak, hőmérői anyagul szolgálhatnak. Nagy melegben a folyadékok általában gyorsabban tágulnak. Rendkivül fontos a viz viselkedése. Ez t. i. 4 C°-nál éri el legnagyobb sűrüségét, mig 4°-nál alacsonyabb és magasabb hőfoknál ritkább. A jég tehát kisebb fajsúlyu, mint a viz (t. i. 0,9) s ezért a vizen úszik. Ez óvja meg a tavakat és folyókat a fenékig való megfagyástól, amennyiben a 4 C°-u viz alámerül és a fölszinen levő jégréteg által meg van védve a fagyás ellen.
2. ábra.
Legnagyobb mértékben terjednek ki a légnemü testek (gázok). Ha csővel ellátott kis üveglombikot kezünkben tartunk és a csövet viz alá merítjük, a viz alól buborékok szállanak fel, jeléül annak, hogy a levegő a zárt helyen már nem fért el, mert a kéz melegétől kitágult. Mivel a gázok térfogata a rájuk ható nyomással visszás arányban áll (Mariotte törvénye szerint), a hő általi kitágulásnál arra kell ügyelni, hogy a gáz a hőmérsék változása mellett ugyanazon nyomásnak legyen kitéve. Ezt a 2. ábrán látható műszerrel érhetni el. Az A üvegballont B vékony cső közvetítésével CD kettős üvegcső (manometer) rövidebb szárával kötjük össze, melybe a D nyitott csövön át kéneső önthető. Mivel ez a c csapon kiereszthető, a kéneső tetszés szerinti magasságban tartható. A száraz levegővel megtöltött ballont először olvadó jéggel veszik körül és miközben a levegő b csapon át a külső léggel közlekedik, a kéneső állását ugy szabályozzák, hogy a rövidebb C szárba az a jegyig, a hosszabb D szárban pedig ugyan olyan magasságig álljon. A ballonban levő levegő nyomása ekkor éppen olyan nagy, mint a külső levegőé, mely a barometeren leolvasható. Miután a b csapot elzárták, p. 100 C°-ig hevítik a ballont. Az elzárt levegő kitágul s a kénesőt a C szárban le- s a D szárban fölnyomja. Kellő mennyiségü kéneső kieresztése által elérhető, hogy a kéneső mindkét szárban egyforma magasan álljon, ugy hogy az elzárt levegő ismét csak a külső levegő nyomása alatt legyen. Ha a kéneső a rövidebb szárban d-ig áll, az ad térnek megfelelő tágulás a 100°-ra való hevítés eredménye. Mivel a ballon térfogata a B csőével együtt az a jegyig pontosan ismert és azt ad térfogat kéneső mérése által meghatározható, kiszámítható a tágulás. Különféle gázokkal tett kisérletekből kitünt, hogy a nehezen folyósítható gázok kitágulási koefficiense 1/273 vagy 0,00367, vagyis az 1°-ra való hevítésnek megfelelő térfogatnövekedés az eredeti térfogatnak 1/273 része. E körülményt a Gay-Lussac-féle törvény fejezi ki, mely szerint a gázok kitágulása a hőmérsékkel arányos és az 1 C°-al való hevítés a gáz térfogatát a 0 C°-nál való térfogatnak 1/273 részével növeli. A Gay-Lussacféle törvény állandó nyomásra vonatkozik. Ha a gáz térfogata marad állandó és a gáz hevíttetik, akkor Gay-Lussac 2-ik törvénye szerint a nyomás növekedik s hőmérsékkel arányosan és pedig 1°-nyi hevítés mellett a 0 C°-nek megfelelő nyomás 1/273 részével.
