Wat is thermo -elasticiteit?
Thermo -elasticiteit is de verandering in de grootte en vorm van een vast object terwijl de temperatuur van dat object fluctueert. Materialen die elastischer zijn, zullen meer uitbreiden en samentrekken meer dan die materialen die meer inelastisch zijn. Wetenschappers gebruiken hun begrip van thermo -elasticiteit om materialen en objecten te ontwerpen die bestand zijn tegen schommelingen in temperatuur zonder te breken.
Wetenschappers hebben de vergelijkingen begrepen die gedurende meer dan 100 jaar thermo -elasticiteit beschrijven, maar pas recent zijn begonnen met stressstestmaterialen om te bepalen hoe thermo -elastisch ze zijn. Door materialen te onderwerpen aan stijgende en dalende temperaturen, kunnen ingenieurs voorspellen hoeveel deze materialen zullen uitbreiden of contracteren bij verschillende temperaturen. Deze kennis is belangrijk bij het bouwen van machines of gewichtsdragende structuren met stukken die nauw in elkaar moeten passen. Inzicht in de principes van thermo -elasticiteit helpt ingenieurs om dingen te ontwerpen die hun structurele integriteit voor eenBereik van temperaturen.
De principes van thermo -elasticiteit hebben de manier waarop ingenieurs een aantal verschillende objecten ontwerpen beïnvloed. Wetende dat beton wordt uitgezet wanneer het bijvoorbeeld wordt verwarmd, is de reden dat trottoirs zijn ontworpen met kleine ruimtes tussen de platen. Zonder deze ruimtes zou het beton geen ruimte hebben om uit te breiden, wat veel stress op het materiaal veroorzaakt en leidt tot scheuren, pauzes of gaten. Evenzo zijn bruggen ontworpen met expansievoegen om de componenten uit te breiden naarmate ze worden verwarmd.
Alle materialen die elastisch zijn, breiden zich uit wanneer ze worden verwarmd en samentrekken wanneer ze worden gekoeld. De uitbreiding die wordt beschreven door thermo -elasticiteitsformules wordt veroorzaakt door een toename van de beweging van de atomen in het materiaal. Deze atomen blijven aan elkaar gekoppeld als een vaste warmte, maar de moleculaire bindingen groeien in grootte, waardoor de atomen van elkaar kunnen weggaan en veroorzakenhet materiaal om te groeien. Omgekeerd, wanneer een materiaal wordt afgekoeld, bewegen de atomen minder en trekken de bindingen ze dichter bij elkaar.
De principes van thermoelasticiteit bepalen dat de expansie veroorzaakt door een temperatuurstijging een object in alle richtingen zal uitbreiden. Betonplaatjes breiden zich uit naar elkaar, omhoog van de grond en naar beneden naar de grond wanneer ze worden verwarmd. Cups of andere schepen zullen zich ook in alle richtingen uitbreiden op een zodanige manier dat het totale volume dat ze kunnen bevatten toeneemt samen met de grootte van het schip. Specifieke formules worden gebruikt in de studie van thermo -elasticiteit om te beschrijven hoe objecten veranderen van vorm met temperatuurveranderingen.