Hva er termisk utvidelse?
Som et resultat av temperaturendringer, endrer volumet i materie. Dette konseptet er kjent som termisk ekspansjon. Når et stoff varmes opp, beveger partiklene seg inne og blir mer aktive når temperaturen stiger. Denne aktiviteten får partiklene til å trenge ekstra mellomrom, forstørre størrelsen på et materiale. Ligningen for å beskrive dette konseptet er kjent som koeffisient for termisk ekspansjon og kan defineres ved det faktum at ekspansjonsgraden er delt av temperaturendringen i et materiale.
Bruken av visse faste materialer i konstruksjon og prosjektering er et direkte resultat av denne termiske ekspansjonen. Behovet for gjenstander for å beholde formen uten større forvrengning resulterer i den vanlige bruken av metaller og plast. For eksempel trenger en hammer å beholde sin form når temperaturen stiger for å forhindre svekkelse. Selv om dette prinsippet generelt er sant basert på typen materiale som brukes, kan visse strukturer, for eksempel krystaller, ha forskjellige koeffisienter for termisk ekspansjon avhengig av formen.
På samme måte med begrepet negativ termisk ekspansjon, fører forhold som ekstrem kulde til at materialer trekker seg sammen av nøyaktig motsatte grunner som vanlig termisk ekspansjon. Ofte er det nødvendig med andre materialer med forskjellige koeffisienter i forbindelse med disse faste stoffer. Et eksempel er et vindu som trenger gummibeslag for å forhindre utvidelse og sammentrekning av metallrammen.
Jo hardere materiale, jo lavere er den termiske ekspansjonen. Væsker vil utvide lettere enn faste stoffer. Dette skyldes det faktum at når energibindingen mellom partiklene øker, avtar 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 innen visse typer materialer. Dette betyr at det faste stoffet ikke vil ekspandere nøyaktig likt 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 gunstig for designere når du prøver å lage en beslag som bare må utvides i en retning når de blir utsatt for temperaturendringer.