Hva er termisk ekspansjon?

Som et resultat av endringer i temperatur, materielle endringer i volum. Dette konseptet er kjent som termisk ekspansjon. Når et stoff varmer opp, beveger partiklene i saken seg rundt og blir mer aktive når temperaturen stiger. Denne aktiviteten får partiklene til å trenge ekstra plass mellom hverandre, og utvider størrelsen på et materiale. Ligningen for å beskrive dette konseptet er kjent som koeffisienten for termisk ekspansjon og kan defineres av det faktum at utvidelsesgraden er delt på temperaturendring i et materiale.

Bruken av visse faste materialer i konstruksjon og prosjektering er et direkte resultat av denne termiske ekspansjonen. Behovet for objekter for å beholde formen uten større forvrengning resulterer i den vanlige praksisen med å bruke metaller og plast. For eksempel må en hammer beholde sin form etter hvert som temperaturene stiger for å forhindre svekkelse. Mens dette prinsippet generelt er sant basert på typen som brukes, visse strukturer, for eksempel krystaller, CAN har forskjellige koeffisienter for termisk ekspansjon avhengig av formen.

Likeledes med begrepet negativ termisk ekspansjon, forhold som ekstrem kald forårsaker materialer for å trekke seg sammen av de motsatte årsakene som regelmessig termisk ekspansjon. Ofte er andre materialer med forskjellige koeffisienter nødvendig i forbindelse med disse faste stoffer. Et eksempel vil være et vindu, som trenger gummibeslag for å forhindre utvidelse og sammentrekning av metallrammen.

Jo vanskeligere materiale, jo lavere er den termiske ekspansjonen. Væsker vil utvide lettere enn faste stoffer. Dette er forårsaket av det faktum at når energibindingen mellom partiklene øker, reduseres den termiske ekspansjonen i disse stoffene. I tillegg endrer visse materialer størrelse på grunn av absorpsjon eller desorpsjon av vann eller løsningsmidler.

En type ekspansjon kjent som anisotropisk ekspansjon kan forekomme i visse typeres av materialer. Dette betyr at faststoffet ikke vil utvide seg nøyaktig like i hver retning. Ethvert materiale med et antall lag, for eksempel grafitt, utvides vanligvis lettere på en vinkelrett måte med lagene i stedet for vertikalt mot lagene. Dette kan være fordelaktig for designere når de prøver å gjøre en tilpasning som må utvide seg i bare en retning når de blir utsatt for temperaturendringer.