Hvad er termisk udvidelse?
Som et resultat af ændringer i temperatur ændrer materien i volumen. Dette koncept kaldes termisk ekspansion. Når et stof opvarmes, bevæger partiklerne i sagen sig rundt og bliver mere aktive, når temperaturen stiger. Denne aktivitet får partiklerne til at kræve yderligere plads mellem hinanden og forstørre størrelsen på et materiale. Ligningen til at beskrive dette koncept er kendt som termisk ekspansionskoefficient og kan defineres ved det faktum, at udvidelsesgraden divideres med ændringen af temperatur i et materiale.
Brug af visse faste materialer i konstruktion og teknik er et direkte resultat af denne termiske ekspansion. Behovet for genstande for at bevare deres form uden større forvrængning resulterer i den almindelige praksis med anvendelse af metaller og plast. For eksempel skal en hammer beholde sin form, når temperaturerne stiger for at forhindre forringelse. Selvom dette princip generelt er sandt baseret på den anvendte type materiale, kan visse strukturer, såsom krystaller, have forskellige koefficienter for termisk ekspansion afhængigt af formen.
På samme måde med begrebet negativ termisk ekspansion, forårsager forhold som ekstrem kulde materialer til at trække sig sammen nøjagtigt modsatte grunde som regelmæssig termisk ekspansion. Ofte er andre materialer med forskellige koefficienter nødvendige i forbindelse med disse faste stoffer. Et eksempel ville være et vindue, der har brug for gummibeslag for at forhindre udvidelse og sammentrækning af metalrammen.
Jo hårdere materiale er, jo lavere er termisk ekspansion. Væsker udvides lettere end faste stoffer. Dette skyldes det faktum, at når energibindingen mellem partiklerne stiger, falder den termiske ekspansion i disse stoffer. Derudover ændrer visse materialer størrelse på grund af absorption eller desorption af vand eller opløsningsmidler.
En type ekspansion kendt som anisotropisk ekspansion kan forekomme inden for bestemte typer materialer. Dette betyder, at det faste stof ikke vil ekspandere nøjagtigt ens i hver retning. Ethvert materiale med et antal lag, såsom grafit, udvides normalt lettere på en vinkelret måde med lagene snarere end lodret mod lagene. Dette kan være fordelagtigt for designere, når de forsøger at fremstille en beslag, der kun skulle udvides i en retning, når de udsættes for temperaturændringer.