고체의 선팽창계수

고체를 가열할 때 이와같이 팽창하는 이유는 고체원자의 열운동으로 다음과 같이 설명할 수 있다. 두 원자 사이에 작용하는 힘에 의한 위치에너지를 원자 사이의 거리로 나타내면, 그림과 같다. 0。K일 때 원자는 평형위치 에서
정지하고 있으나, 0。C에서는 에너지 E 를 가지고
의 범위에서 진동을 한다, 。C로 가열되면 원자는 E보다
더 큰 에너지 E`를 가지게 되고, 따라서 의 범위
에서 진동을 한다. 그림에서 알 수 있듯이, 그래프가
에 대하여 대칭이 아니므로, 원자가 열진동을 할 떄 원자
사이의 거리가 늘어나는 쪽의 진폭이 줄어드는 쪽의 진폭보다 크다. 진동의 중심이 에서 의 중간점인 P로 이동하게 된다. 그러므로 평균거리가 만큼 늘어난 결과가 된다. 이 차이는 원자의 에너지가 증가하면 더욱 커진다. 따라서, 원자사이의 평균거리는 원자의 에너지가 증가하는 데 따라, 즉 온도가 높아지는 데 따라 증가한다. 이것이 열팽창이 일어나는 이유이다. 만약, 원자가 A를 중심으로하여 좌우대칭으로 진동한다면, 온도에 따라 진폭이 커진다고 해도 진동의 평균거리는 변하지 않으므로 팽창은 일어나지 않을 것이다.
약간의 예외를 제외…