Как изменяется внутренний диаметр однородного металлического кольца при его нагревании? Решение. Так как при нагревании металла все его линейные размеры возрастают, то должна увеличиться толщина кольца, т. е. внутренний диаметр кольца при его нагревании должен уменьшиться. Однако известный опыт Гравезанда с кольцом и шариком опровергает приведенное «решение». Где допущена ошибка?
Неправильно полагать, что при нагревании внутренний диаметр кольца уменьшится, потому, что при нагревании тел, отверстия в них не уменьшаются, а увеличиваются. Это станет понятно из следующего рассуждения. Если бы не было внутреннего отверстия, то заполняющее его вещество при нагревании тела расширилось бы точно в такой же мере, как и окружающий металл: иначе в детали образовались бы либо складки, либо зазор; между тем известно, что при тепловом расширении однородного тела никаких складок и щелей в нем не возникает. Отсюда ясно, что кольцо расширяется так, словно внутреннее отверстие заполнено металлом: иначе говоря, при нагревании дыра увеличивается, как равный ей участок металлического круга. Поэтому вместимость сосудов, просветы труб, всякого рода полости в деталях при нагревании увеличиваются (а при охлаждении уменьшаются). Коэффициент этого расширения такой же, как и у окружающего вещества.
