Wat is thermische expansie?

Als gevolg van temperatuurveranderingen verandert materie in volume.Dit concept staat bekend als thermische expansie.Naarmate een stof opwarmt, bewegen de deeltjes binnen de materie zich en worden ze actiever naarmate de temperatuur stijgt.Deze activiteit zorgt ervoor dat de deeltjes extra ruimte tussen elkaar nodig hebben, waardoor de grootte van een materiaal wordt vergroot.De vergelijking om dit concept te beschrijven staat bekend als de coëfficiënt van thermische expansie en kan worden bepaald door het feit dat de mate van expansie wordt gedeeld door de temperatuurverandering in een materiaal.

Het gebruik van bepaalde vaste materialen in constructie en engineering is een direct gevolg van deze thermische expansie.De behoefte aan objecten om hun vorm te behouden zonder grote vervorming resulteert in de gebruikelijke praktijk van het gebruik van metalen en kunststoffen.Een hamer moet bijvoorbeeld zijn vorm behouden naarmate de temperatuur stijgt om een waardevermindering te voorkomen.Hoewel dit principe in het algemeen waar is op basis van het gebruikte type materiaal, kunnen bepaalde structuren, zoals kristallen, verschillende coëfficiënten van thermische expansie hebben, afhankelijk van de vorm.

Evenzo met het concept van negatieve thermische expansie, omstandigheden zoals extreme koude oorzaakMaterialen om te contracteren om de exact tegenovergestelde redenen als regelmatige thermische expansie.Vaak zijn andere materialen met verschillende coëfficiënten nodig in combinatie met deze vaste stoffen.Een voorbeeld zou een venster zijn, dat rubberen fittingen nodig heeft om de uitbreiding en samentrekking van het metalen frame te voorkomen.

hoe harder het materiaal, hoe lager de thermische expansie.Vloeistoffen zullen gemakkelijker uitbreiden dan vaste stoffen.Dit wordt veroorzaakt door het feit dat naarmate de energiebinding tussen de deeltjes toeneemt, de thermische expansie in deze stoffen afneemt.Bovendien veranderen bepaalde materialen van grootte door de absorptie of desorptie van water of oplosmiddelen.

Een type expansie dat bekend staat als anisotrope expansie kan plaatsvinden binnen bepaalde soorten materialen.Dit betekent dat de vaste stof niet exact hetzelfde zal uitbreiden in elke richting.Elk materiaal met een aantal lagen, zoals grafiet, breidt meestal gemakkelijker op loodrechte wijze uit met de lagen in plaats van verticaal tegen de lagen.Dit kan voordelig zijn voor ontwerpers wanneer ze een poning kunnen maken die in slechts één richting moet uitzetten wanneer ze worden blootgesteld aan temperatuurveranderingen.