Termiskās izplešanās koeficients
Cietās vielas lielākoties izplešas, sildoties, un saraujas, atdziestot. Šo reakciju uz temperatūras izmaiņām izsaka kā termiskās izplešanās koeficientu.
Tiek izmantots termiskās izplešanās koeficients:
- lineārā termiskā izplešanās
- zonā termiskā izplešanās
- tilpuma termiskās izplešanās
Šīs īpašības ir cieši saistītas. Tilpuma termiskās izplešanās koeficientu var izmērīt visām kondensētām vielām (šķidrumiem un cietvielām). Lineāro termisko izplešanos var izmērīt tikai cietā stāvoklī, un to parasti izmanto inženiertehniskajos lietojumos.
Dažu izplatītu materiālu termiskās izplešanās koeficienti
Materiāla izplešanās un saraušanās jāņem vērā, projektējot lielas konstrukcijas, izmantojot lentes vai ķēdes attālumu mērīšanai zemes uzmērīšanai, projektējot veidnes karsta materiāla liešanai un citos inženiertehniskajos lietojumos, kad gaidāmas lielas izmēru izmaiņas temperatūras dēļ. α diapazons ir no 10-7 cietām cietvielām līdz 10-3 organiskiem šķidrumiem. α mainās atkarībā no temperatūras, un dažiem materiāliem ir ļoti lielas svārstības. Dažas vērtības parastiem materiāliem, kas izteiktas miljondaļās uz vienu Celsija grādu: (PIEZĪME: to var izteikt arī kelvīnos, jo temperatūras izmaiņas ir 1:1).| lineārās termiskās izplešanās koeficients α | |
| materiāls | α in 10-6 /K pie 20 °C |
| 60 | |
| BCB | 42 |
| Vadošais | 29 |
| Alumīnijs | 23 |
| Misiņa | 19 |
| Nerūsējošais tērauds | 17.3 |
| Varš | 17 |
| Zelts | 14 |
| Niķelis | 13 |
| 12 | |
| Dzelzs vai tērauds | 11.1 |
| Oglekļa tērauds | 10.8 |
| Platīna | 9 |
| 8.5 | |
| GaAs | 5.8 |
| Indija fosfīds | 4.6 |
| Volframs | 4.5 |
| Stikls, Pyrex | 3.3 |
| 3 | |
| Invar | 1.2 |
| 1 | |
| Kvarcs, kausēts | 0.59 |
Pieteikumi
Par lietojumiem, kuros izmanto termiskās izplešanās īpašību, skatiet bimetāla un dzīvsudraba termometru.
Termisko izplešanos izmanto arī mehānikā, lai detaļas uzmontētu viena uz otras, piemēram, ieliktni var uzmontēt uz vārpstas, padarot tās iekšējo diametru nedaudz mazāku par vārpstas diametru, pēc tam to uzkarsējot, līdz tā pieguļ vārpstai, un ļaujot tai atdzist pēc tam, kad tā ir uzspiesta uz vārpstas, tādējādi panākot "saraušanos".
Pastāv daži sakausējumi ar ļoti mazu CTE, kurus izmanto lietojumos, kur nepieciešamas ļoti mazas fizikālo izmēru izmaiņas dažādos temperatūras diapazonos. Viens no tiem ir Invar 36 ar koeficientu 0,6x10-6 diapazonā. Šādi sakausējumi ir noderīgi kosmiskās aviācijas un kosmosa lietojumos, kur iespējamas lielas temperatūras svārstības.
Jautājumi un atbildes
J: Kāds ir termiskās izplešanās koeficients?
A: Termiskās izplešanās koeficients ir rādītājs, kas nosaka, cik ļoti cieta viela izplešas vai saraujas, mainoties temperatūrai.
J: Kādi ir trīs termiskās izplešanās veidi?
A: Trīs termiskās izplešanās veidi ir lineārā termiskā izplešanās, termiskā izplešanās laukumā un tilpuma termiskā izplešanās.
J: Kāda ir atšķirība starp lineāro termisko izplešanos un tilpuma termisko izplešanos?
A: Lineārā termiskā izplešanās attiecas uz garuma izmaiņām, bet tilpuma termiskā izplešanās - uz tilpuma izmaiņām.
J: Vai šķidrumiem var izmērīt tilpuma termiskās izplešanās koeficientu?
A: Jā, tilpuma termiskās izplešanās koeficientu var izmērīt visām kondensētām vielām, arī šķidrumiem.
J: Kādā stāvoklī var izmērīt lineāro termisko izplešanos?
A: Lineāro termisko izplešanos var izmērīt tikai cietā stāvoklī.
J: Kāpēc lineārā termiskā izplešanās ir izplatīta inženiertehniskajos lietojumos?
A: Lineārā termiskā izplešanās ir izplatīta inženiertehniskajos lietojumos, jo tā ir svarīga konstrukcijām un sastāvdaļām, kurām ir jāsaglabā forma un izmēri mainīgās temperatūrās.
J: Vai dažādi termiskās izplešanās veidi ir cieši saistīti?
A: Jā, dažādi termiskās izplešanās veidi (lineārā, platuma un tilpuma) ir cieši saistīti.
