Co je to termoelasticita?

Termoelasticita je změna velikosti a tvaru pevného objektu, když teplota tohoto objektu kolísá. Materiály, které jsou pružnější, se budou rozšiřovat a uzavírat více než ty materiály, které jsou nepružnější. Vědci používají své chápání termoelasticity k návrhu materiálů a objektů, které vydrží kolísání teploty bez rozbití.

Vědci pochopili rovnice, které popisují termoelasticitu více než 100 let, ale teprve nedávno začaly materiály pro testování stresu, aby se určilo, jak jsou termoelastické. Tím, že podrobí materiály rostoucím a klesacím teplotám, jsou inženýři schopni předvídat, jak moc se tyto materiály rozšiřují nebo se stahují při různých teplotách. Tato znalost je důležitá při stavbě strojů nebo struktur na hmotnosti s kusy, které je třeba těsně zapadat dohromady. Pochopení principů termoelasticity pomáhá inženýrům navrhovat věci, které udržují jejich strukturální integritu pro arozsah teplot.

Principy termoelasticity ovlivnily způsob, jakým inženýři navrhují řadu různých objektů. Například s vědomím, že beton se rozšiřuje, když je zahříván, je důvod, proč chodníky jsou navrženy s malými prostory mezi deskami. Bez těchto prostorů by beton neměl prostor pro expanzi, způsobil velký stres na materiál a vedl k prasklinám, zlomům nebo děrům. Podobně jsou mosty navrženy s expanzními klouby, které umožňují expanzi komponent při zahřívání.

6 Expanze, která je popsána formoelasticitou vzorců, je způsobena zvýšením pohybu atomů v materiálu. Tyto atomy zůstávají vzájemně spojeny jako pevné zahřívání, ale molekulární vazby rostou velikosti, což umožňuje atomům se od sebe vzdálit a způsobitmateriál k růstu. Naopak, když je materiál ochlazen, atomy se pohybují méně a vazby je přitahují blíže k sobě.

Principy termoelasticity diktují, že expanze způsobená zvýšením teploty způsobí, že se objekt rozšíří ve všech směrech. Když jsou zahřívány, desky betonu se rozšiřují k sobě, nahoru od země a dolů směrem k zemi. Poháry nebo jiné plavidla se budou rozšířit ve všech směrech a také tak, aby celkový objem, který mohou obsahovat, se zvyšuje spolu s velikostí lodi. Specifické vzorce se používají ve studii termoelasticity k popisu toho, jak se objekty mění ve tvaru se změnami teploty.