Co to jest termoelastyczność?

termoelastyczność to zmiana wielkości i kształtu obiektu stałego, gdy temperatura tego obiektu zmienia się. Materiały, które są bardziej elastyczne, będą się rozwijać i kurczyć bardziej niż te materiały, które są bardziej nieelastyczne. Naukowcy wykorzystują swoje zrozumienie termoelastyczności do projektowania materiałów i przedmiotów, które mogą wytrzymać fluktuacje temperatury bez łamania.

Naukowcy rozumieli równania, które opisują termoelastyczność od ponad 100 lat, ale dopiero niedawno rozpoczęli materiały testowe w celu ustalenia, jak są termoelastyczne. Poddając materiały rosnącym i spadającym temperaturom, inżynierowie są w stanie przewidzieć, jak bardzo te materiały rozszerzą się lub kurczą się w różnych temperaturach. Ta wiedza jest ważna przy budowaniu maszyn lub konstrukcji łożyska ciężarowego z elementami, które muszą ściśle pasować. Zrozumienie zasad termoelastyczności pomaga inżynierom projektować rzeczy, które utrzymują integralność strukturalną dlaZakres temperatur.

Zasady termoelastyczności wpłynęły na sposób, w jaki inżynierowie projektują wiele różnych obiektów. Na przykład wiedza o tym, że beton rozszerza się po podgrzaniu, jest powodem, dla którego chodniki są zaprojektowane z małymi przestrzeniami między płytami. Bez tych przestrzeni beton nie miałby miejsca na rozszerzenie, powodując duży nacisk na materiał i prowadząc do pęknięć, pęknięć lub otworów. Podobnie mosty są zaprojektowane ze połączami rozszerzającymi, aby umożliwić rozszerzenie komponentów podczas ich ogrzewania.

Wszystkie materiały, które są sprężyste, rozszerzają się po podgrzaniu i kurczach po schłodzeniu. Rozszerzenie opisane przez wzory termoelastyczności są spowodowane wzrostem ruchu atomów w materiale. Atomy te pozostają ze sobą powiązane, gdy stałe ciepło, ale wiązania molekularne rosną, umożliwiając odejście od siebie atomów i powodującmateriał do wzrostu. I odwrotnie, gdy materiał jest chłodzony, atomy poruszają się mniej, a wiązania przyciągają je bliżej.

Zasady termoelastyczności decydują, że rozszerzenie spowodowane wzrostem temperatury spowoduje rozwój obiektu we wszystkich kierunkach. Płyty betonu rozszerzają się w kierunku siebie, z dala od ziemi i w dół w kierunku ziemi, gdy są ogrzewane. Kubki lub inne naczynia będą się rozwijać we wszystkich kierunkach w taki sposób, aby całkowita objętość, którą mogą zawierać wzrost wraz z wielkością statku. W badaniu termoelastyczności stosuje się specyficzne wzory w celu opisania, w jaki sposób obiekty zmieniają kształt wraz ze zmianami temperatury.