الفلز عنصر صلب يتمدد عند ارتفاع درجة الحرارة. وذلك لأن درجة الحرارة تؤثر على حركة الذرات أو الجزيئات المكونة للمادة. فعند ارتفاع درجة الحرارة، تتحرك الذرات أو الجزيئات بشكل أسرع وأكثر اضطرابًا، مما يؤدي إلى زيادة المسافة بينها. وبما أن الفلزات تتكون من ذرات أو أيونات مترابطة بروابط فلزية، فإن زيادة المسافة بين الذرات أو الأيونات يؤدي إلى تمدد الفلز.
ويمكن توضيح ذلك من خلال النموذج التالي:
عند درجة حرارة منخفضة، تكون الذرات أو الأيونات في الفلز متقاربة نسبيًا، كما هو موضح في الشكل (أ). وعند ارتفاع درجة الحرارة، تتحرك الذرات أو الأيونات بشكل أسرع وأكثر اضطرابًا، مما يؤدي إلى زيادة المسافة بينها، كما هو موضح في الشكل (ب).
وبشكل عام، كلما ارتفعت درجة حرارة الفلز، زاد تمدده. ويختلف مقدار التمدد بالنسبة لكل نوع من الفلزات، وذلك اعتمادًا على خصائصه الفيزيائية والكيميائية.
ومن الأمثلة على تمدد الفلزات عند ارتفاع درجة الحرارة:
- تمدد قضيب من الحديد عند تسخينه في فرن.
- تمدد إطارات السيارة عند القيادة لمسافات طويلة في الطقس الحار.
- تمدد أنابيب المياه عند تسخينها بالمياه الساخنة.
ويمكن استخدام تمدد الفلزات في العديد من التطبيقات، مثل:
- صناعة الأدوات والمعدات التي تحتاج إلى أن تكون قابلة للتعديل، مثل مسامير التثبيت.
- صناعة الأجزاء الميكانيكية التي تحتاج إلى أن تكون محكمة الغلق، مثل حلقات الاحتراق.
- صناعة أنظمة التدفئة والتبريد.