Šiluminio plėtimosi koeficientas
Kietieji kūnai dažniausiai plečiasi šildant ir traukiasi aušinant. Ši reakcija į temperatūros pokyčius išreiškiama šiluminio plėtimosi koeficientu.
Naudojamas šiluminio plėtimosi koeficientas:
- linijinio šiluminio plėtimosi
- ploto šiluminis plėtimasis
- tūrio šiluminio plėtimosi
Šios savybės yra glaudžiai susijusios. Tūrio šiluminio plėtimosi koeficientą galima išmatuoti visoms kondensuotoms medžiagoms (skysčiams ir kietosioms medžiagoms). Tiesinį šiluminį plėtimąsi galima išmatuoti tik kietosios būsenos medžiagose ir jis yra paplitęs inžineriniuose taikymuose.
Kai kurių įprastų medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientai
Į medžiagos plėtimąsi ir susitraukimą reikia atsižvelgti projektuojant dideles konstrukcijas, naudojant juostą ar grandinę atstumams matuoti atliekant geodezinius matavimus, projektuojant formas karštai medžiagai lieti ir kitose inžinerijos srityse, kai dėl temperatūros tikėtini dideli matmenų pokyčiai. Kietiems kietiems kūnams α yra nuo 10-7 iki 10-3 organiniams skysčiams. α kinta priklausomai nuo temperatūros, o kai kurioms medžiagoms šis pokytis yra labai didelis. Kai kurios įprastų medžiagų vertės, nurodytos dalimis milijonui Celsijaus laipsnių: (PASTABA: gali būti ir kelvinais, nes temperatūros pokyčiai yra santykiu 1:1)| linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas α | |
| medžiaga | α 10-6 /K esant 20 °C temperatūrai |
| 60 | |
| BCB | 42 |
| Švinas | 29 |
| Aliuminis | 23 |
| Žalvario | 19 |
| Nerūdijantis plienas | 17.3 |
| Vario | 17 |
| Auksinis | 14 |
| Nikelio | 13 |
| 12 | |
| Geležis arba plienas | 11.1 |
| Anglinis plienas | 10.8 |
| Platina | 9 |
| 8.5 | |
| GaAs | 5.8 |
| Indžio fosfidas | 4.6 |
| Volframas | 4.5 |
| Stiklas, "Pyrex | 3.3 |
| 3 | |
| Invar | 1.2 |
| 1 | |
| Kvarcas, lydytas | 0.59 |
Programos
Apie taikymus, kuriuose naudojama šiluminio plėtimosi savybė, žr. dvimetalį ir gyvsidabrio termometrą
Šiluminis plėtimasis taip pat naudojamas mechaniniuose įrenginiuose, kad dalys būtų pritvirtintos viena prie kitos, pvz., įvorę galima pritvirtinti prie veleno, jos vidinį skersmenį padarant šiek tiek mažesnį už veleno skersmenį, tada kaitinant, kol ji priglunda prie veleno, ir leidžiant jai atvėsti po to, kai ji buvo pastumta ant veleno, taip gaunamas "susitraukimo prigludimas".
Yra lydinių, kurių CTE yra labai maža ir kurie naudojami tokiose srityse, kur reikalingi labai maži fizikinių matmenų pokyčiai esant įvairioms temperatūroms. Vienas iš jų yra "Invar 36", kurio koeficientas yra 0,6x10-6 . Šie lydiniai naudingi kosminėje erdvėje, kur galimi dideli temperatūrų svyravimai.
Klausimai ir atsakymai
K: Koks yra šiluminio plėtimosi koeficientas?
A: Terminio plėtimosi koeficientas - tai matas, rodantis, kiek kieta medžiaga plečiasi arba traukiasi, reaguodama į temperatūros pokyčius.
K: Kokios yra trys šiluminio plėtimosi rūšys?
A: Trys šiluminio plėtimosi rūšys: tiesinis šiluminis plėtimasis, ploto šiluminis plėtimasis ir tūrinis šiluminis plėtimasis.
K: Kuo skiriasi tiesinis šiluminis plėtimasis nuo tūrinio šiluminio plėtimosi?
A: Tiesinis šiluminis plėtimasis susijęs su ilgio pokyčiais, o tūrinis šiluminis plėtimasis - su tūrio pokyčiais.
K: Ar galima išmatuoti skysčių tūrinio šiluminio plėtimosi koeficientą?
A: Taip, tūrio šiluminio plėtimosi koeficientą galima išmatuoti visoms kondensuotoms medžiagoms, įskaitant skysčius.
K: Kokioje būsenoje galima išmatuoti linijinį šiluminį plėtimąsi?
A.: Linijinį šiluminį plėtimą galima išmatuoti tik kietoje būsenoje.
K: Kodėl linijinis šiluminis plėtimasis dažnai naudojamas inžinerijoje?
A: Linijinis šiluminis plėtimasis yra paplitęs inžinerijoje, nes jis yra svarbus konstrukcijoms ir komponentams, kurie turi išlaikyti savo formą ir dydį esant skirtingoms temperatūroms.
K: Ar skirtingi šiluminio plėtimosi tipai yra glaudžiai susiję?
A: Taip, skirtingi šiluminio plėtimosi tipai (tiesinis, ploto ir tūrinis) yra glaudžiai susiję.
