Was ist Thermoelastizität?
Thermoelastizität ist die Änderung der Größe und Form eines festen Objekts, wenn die Temperatur dieses Objekts schwankt. Materialien, die elastischer sind, erweitern sich und verziehen sich mehr als die Materialien, die unelastischer sind. Wissenschaftler nutzen ihr Verständnis der Thermoelastizität, um Materialien und Objekte zu entwerfen, die Schwankungen der Temperatur standhalten können, ohne zu brechen.
Wissenschaftler haben die Gleichungen verstanden, die die Thermoelastizität seit über 100 Jahren beschreiben, aber erst in letzter Zeit Spannungstestmaterialien begonnen haben, um festzustellen, wie thermoelastisch sie sind. Durch die Unterlassung von Materialien steigenden und fallenden Temperaturen können die Ingenieure vorhersagen, wie viel diese Materialien bei unterschiedlichen Temperaturen ausdehnen oder zusammenziehen werden. Dieses Wissen ist wichtig, wenn Sie Maschinen oder Gewichtslagerstrukturen mit Teilen bauen, die genau zusammenpassen. Das Verständnis der Prinzipien der Thermoelastizität hilft den Ingenieuren, Dinge zu gestalten, die ihre strukturelle Integrität für a erhaltenTemperaturbereich.
Die Prinzipien der Thermoelastizität haben die Art und Weise beeinflusst, wie Ingenieure eine Reihe verschiedener Objekte entwerfen. Zu wissen, dass sich Beton beispielsweise erweitert, wenn es erhitzt wird, ist der Grund, warum Bürgersteige mit kleinen Räumen zwischen den Platten ausgelegt sind. Ohne diese Räume hätte der Beton keinen Raum zum Ausdehnen, was das Material sehr belastet und zu Rissen, Pausen oder Löchern führt. Ebenso werden Brücken mit Ausdehnungsfugen ausgelegt, damit sich die Komponenten beim Erhitzen ausdehnen können.
Alle Materialien, die elastisch sind, expandieren beim Erhitzen und Vertrag, wenn sie abgekühlt sind. Die Expansion, die durch Thermoelastizitätsformeln beschrieben wird, wird durch eine Erhöhung der Bewegung der Atome im Material verursacht. Diese Atome bleiben als fester Erhitzung miteinander verbunden, aber die molekulardas Material zu wachsen. Umgekehrt bewegen sich die Atome, wenn ein Material abgekühlt ist, weniger und die Bindungen ziehen sie näher zueinander.
Die Prinzipien der Thermoelastizität bestimmen, dass die durch eine Temperaturanstieg verursachte Expansion dazu führt, dass sich ein Objekt in alle Richtungen ausdehnt. Betonplatten expandieren sich gegenseitig, vom Boden weg und hinunter zum Boden, wenn sie erhitzt werden. Tassen oder andere Schiffe erweitern sich auch in allen Richtungen so gut, dass das Gesamtvolumen, das sie enthalten können, zusammen mit der Größe des Schiffes zunimmt. Spezifische Formeln werden in der Untersuchung der Thermoelastizität verwendet, um zu beschreiben, wie sich Objekte in der Form ändern, unter Temperaturänderungen.