Hva er termoelastisitet?

Termoelastisitet er endringen i størrelsen og formen til et fast objekt når temperaturen på det objektet svinger. Materialer som er mer elastiske vil utvide og trekke seg mer enn de materialene som er mer uelastiske. Forskere bruker sin forståelse av termoelastisitet for å designe materialer og gjenstander som tåler svingninger i temperaturen uten å bryte.

Forskere har forstått ligningene som beskriver termoelastisitet i over 100 år, men har bare nylig begynt å stresse testmaterialer for å bestemme hvor termoelastiske de er. Ved å utsette materialer for stigende og fallende temperaturer, er ingeniører i stand til å forutsi hvor mye disse materialene vil utvide eller trekke seg sammen ved forskjellige temperaturer. Denne kunnskapen er viktig når du bygger maskiner eller vektbærende strukturer med stykker som må passe tett sammen. Å forstå prinsippene for termoelastisitet hjelper ingeniører med å designe ting som opprettholder deres strukturelle integritet for enTemperaturområde.

Prinsippene for termoelastisitet har påvirket måten ingeniører designer en rekke forskjellige objekter. Å vite at betong utvides når den for eksempel blir oppvarmet, er grunnen til at fortauene er designet med små mellomrom mellom platene. Uten disse områdene ville betongen ikke ha rom til å utvide, forårsake mye stress på materialet, og føre til sprekker, pauser eller hull. På samme måte er broer designet med ekspansjonsfuger for å la komponentene utvide seg når de blir oppvarmet.

Alle materialer som er elastiske utvides når de blir oppvarmet og trekker seg sammen når de avkjøles. Utvidelsen som er beskrevet av termoelastisitetsformler er forårsaket av en økning i bevegelsen av atomene i materialet. Disse atomene forblir knyttet til hverandre som en fast varmer, men molekylbindingene vokser i størrelse, slik at atomene kan bevege seg bort fra hverandre og forårsakematerialet å vokse. Motsatt, når et materiale avkjøles, beveger atomene seg mindre og bindingene trekker dem nærmere hverandre.

Prinsippene for termoelastisitet dikterer at utvidelsen forårsaket av en økning i temperaturen vil føre til at et objekt utvides i alle retninger. Betongplater utvides ut mot hverandre, opp fra bakken og ned mot bakken når de blir oppvarmet. Kopper eller andre fartøy vil utvide seg i alle retninger i en slik måte at det totale volumet de kan inneholde øker sammen med størrelsen på fartøyet. Spesifikke formler brukes i studien av termoelastisitet for å beskrive hvordan objekter endres i form med endringer i temperaturen.