Termisk udvidelseskoefficient

Termisk udvidelseskoefficient
$\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {dV}{dT}}\right)_{p}$
Dimension	Θ− 1
Enheder
SI	K −1
GHS	K −1

Termisk udvidelseskoefficient er en fysisk størrelse , der karakteriserer den relative ændring i volumen eller lineære dimensioner af et legeme med en temperaturstigning på 1 K ved konstant tryk. Det har dimensionen af gensidig temperatur . Der er koefficienter for volumetrisk og lineær ekspansion.

Volumetrisk termisk udvidelseskoefficient

\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial T}}\right)_{p}

, K −1 (°C −1 ) er den relative ændring i et legemes rumfang, der opstår som følge af en ændring i dets temperatur med 1 K ved konstant tryk.

Vand har, afhængigt af temperatur, en anden volumetrisk ekspansionskoefficient:

0,53⋅10 -4 K- 1 (ved en temperatur på 5-10 °C);
1,50⋅10 -4 K- 1 (ved en temperatur på 10-20 °C);
3,02⋅10 -4 K- 1 (ved en temperatur på 20-40 °C);
4,58⋅10 -4 K- 1 (ved en temperatur på 40-60 °C);
5,87⋅10 −4 K −1 (ved en temperatur på 60–80 °C).

Koefficient for lineær termisk udvidelse

\alpha _{L}={\frac {1}{L}}\left({\frac {\partial L}{\partial T}}\right)_{p}\ca. {\Delta L \over {L\Delta T}}

, K −1 (°C −1 ) er den relative ændring i legemets lineære dimensioner, som opstår som følge af en ændring i dets temperatur med 1 K ved konstant tryk.

Generelt kan koefficienten for lineær termisk udvidelse være forskellig, når den måles i forskellige retninger. For eksempel, for anisotrope krystaller, træ , koefficienterne for lineær ekspansion langs tre indbyrdes vinkelrette akser: . Til isotropiske legemer og . $\alpha _{x};\alpha _{y};\alpha _{z}$ $\alpha _{x}=\alpha _{y}=\alpha _{z}$ $\alpha _{V}=3\alpha _{L}$

For jern er den lineære ekspansionskoefficient 11,3×10 −6 K −1 [1] .

Til stål

Tabel over værdier af den lineære ekspansionskoefficient α, 10 −6 K −1 [2]

stålkvalitet	20-100°C	20-200°C	20-300°C	20-400°C	20-500°C	20-600°C	20-700°C	20-800°C	20-900°C	20-1000°C
08kp	12.5	13.4	14,0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
08	12.5	13.4	14,0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
10 kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	14.8	12.6
ti	11.6	12.6	-	13,0	-	14.6	-	-	-	-
15kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
femten	12.4	13.2	13.9	14.4	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
20kp	12.3	13.1	13.8	14.3	14.8	15.1	tyve	-	-	-
tyve	11.1	12.1	12.7	13.4	13.9	14.5	14.8	-	-	-
25	12.2	13,0	13.7	14.4	14.7	15,0	15.2	12.7	12.4	13.4
tredive	12.1	12.9	13.6	14.2	14.7	15,0	15.2	-	-	-
35	11.1	11.9	13,0	13.4	14,0	14.4	15,0	-	-	-
40	12.4	12.6	14.5	13.3	13.9	14.6	15.3	-	-	-
45	11.9	12.7	13.4	13.7	14.3	14.9	15.2	-	-	-
halvtreds	11.2	12,0	12.9	13.3	13.7	13.9	14.5	13.4	-	-
55	11,0	11.8	12.6	13.4	14,0	14.5	14.8	12.5	13.5	14.4
60	11.1	11.9	-	13.5	14.6	-	-	-	-	-
15K	-	12,0	12.8	13.6	13.8	14,0	-	-	-	-
20K	-	12,0	12.8	13.6	13.8	14.2	-	-	-	-
22	12.6	12.9	13.3	13.9	-	-	-	-	-	-
A12	11.9	12.5	-	13.6	14.2	-	-	-	-	-
16GS	11.1	12.1	12.9	13.5	13.9	14.1	-	-	-	-
20X	11.3	11.6	12.5	13.2	13.7	-	-	-	-	-
30X	12.4	13,0	13.4	13.8	14.2	14.6	14.8	12,0	12.8	13.8
35X	11.3	12,0	12.9	13.7	14.2	14.6	-	-	-	-
38XA	11,0	12,0	12.2	12.9	13.5	-	-	-	-	-
40X	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12,0	-	-
45X	12.8	13,0	13.7	-	-	-	-	-	-	-
50X	12.8	13,0	13.7	-	-	-	-	-	-	-

Negativ termisk udvidelseskoefficient

Nogle materialer, når temperaturen stiger, viser ikke ekspansion, men tværtimod kompression, det vil sige, at de har en negativ termisk ekspansionskoefficient. For nogle stoffer viser dette sig i et ret snævert temperaturområde, som for eksempel i vand i temperaturområdet 0 ... + 3.984 ° C, for andre stoffer og materialer, for eksempel scandium (III) fluorid , zirconium wolframat (ZrW 2 O 8 ) [3] , nogle kulfiber interval er meget bred. Lignende adfærd er også demonstreret af konventionelt gummi . Kvarts, silicium og en række andre materialer opfører sig på samme måde ved ultralave temperaturer. Der er også invar-legeringer ( ferro - nikkel ), som har en termisk udvidelseskoefficient tæt på nul i et bestemt temperaturområde.

Måling af termisk udvidelseskoefficient

Enheder til måling af termisk udvidelseskoefficient af væsker, gasser og faste stoffer kaldes dilatometre .

Noter

↑ Temperaturkoefficient for lineær udvidelse på Ti-temperatures.ru-portalen . Hentet 31. marts 2011. Arkiveret fra originalen 18. september 2011. (ubestemt)
↑ Zubchenko A.S. , Koloskov M.M. , Kashirsky Yu.V. _ _ udg. A. S. Zubchenko . - 2. udg., revideret og suppleret. - M . : Mashinostroenie , 2003. - S. 585. - 784 s. — ISBN 5-217-03177-8 .
↑ Mary, T.A.; JSO Evans; T. Vogt; AW Sleight. Negativ termisk udvidelse fra 0,3 til 1050 Kelvin i ZrW 2 O 8 (eng.) // Science : journal. - 1996. - 5. april ( bd. 272 , nr. 5258 ). - S. 90-92 . - doi : 10.1126/science.272.5258.90 . - .