Termisk expansionskoefficient

Termisk expansionskoefficient
$\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {dV}{dT}}\right)_{p}$
Dimensionera	Θ− 1
Enheter
SI	K −1
GHS	K −1

Termisk expansionskoefficient är en fysisk storhet som kännetecknar den relativa förändringen i en kropps volym eller linjära dimensioner med en temperaturökning med 1 K vid konstant tryck. Den har dimensionen ömsesidig temperatur . Det finns koefficienter för volymetrisk och linjär expansion.

Volumetrisk termisk expansionskoefficient

\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial T}}\right)_{p}

, K −1 (°C −1 ) är den relativa förändringen av en kropps volym som uppstår som ett resultat av en förändring av dess temperatur med 1 K vid konstant tryck.

Vatten , beroende på temperatur, har en annan volymetrisk expansionskoefficient:

0,53⋅10-4 K - 1 (vid en temperatur av 5-10 °C);
1,50⋅10 -4 K - 1 (vid en temperatur av 10-20 °C);
3,02⋅10 -4 K -1 (vid en temperatur av 20-40 °C);
4,58⋅10-4 K - 1 (vid en temperatur av 40-60 °C);
5,87⋅10 −4 K −1 (vid en temperatur på 60–80 °C).

Koefficient för linjär termisk expansion

\alpha _{L}={\frac {1}{L}}\left({\frac {\partial L}{\partial T}}\right)_{p}\approx {\Delta L \över {L\Delta T}}

, K −1 (°C −1 ) är den relativa förändringen i kroppens linjära dimensioner, som uppstår som ett resultat av en förändring av dess temperatur med 1 K vid konstant tryck.

I allmänhet kan den linjära termiska expansionskoefficienten vara olika när den mäts i olika riktningar. Till exempel, för anisotropa kristaller, trä , koefficienterna för linjär expansion längs tre ömsesidigt vinkelräta axlar: . För isotropa kroppar och . $\alpha _{x};\alpha _{y};\alpha _{z}$ $\alpha _{x}=\alpha _{y}=\alpha _{z}$ $\alpha _{V}=3\alpha _{L}$

För järn är den linjära expansionskoefficienten 11,3×10 −6 K −1 [1] .

För stål

Tabell över värden för den linjära expansionskoefficienten α, 10 −6 K −1 [2]

stål grad	20-100°C	20-200°C	20-300°C	20-400°C	20-500°C	20-600°C	20-700°C	20-800°C	20-900°C	20-1000°C
08kp	12.5	13.4	14,0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
08	12.5	13.4	14,0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
10kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	14.8	12.6
tio	11.6	12.6	-	13,0	-	14.6	-	-	-	-
15kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
femton	12.4	13.2	13.9	14.4	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
20kp	12.3	13.1	13.8	14.3	14.8	15.1	tjugo	-	-	-
tjugo	11.1	12.1	12.7	13.4	13.9	14.5	14.8	-	-	-
25	12.2	13,0	13.7	14.4	14.7	15,0	15.2	12.7	12.4	13.4
trettio	12.1	12.9	13.6	14.2	14.7	15,0	15.2	-	-	-
35	11.1	11.9	13,0	13.4	14,0	14.4	15,0	-	-	-
40	12.4	12.6	14.5	13.3	13.9	14.6	15.3	-	-	-
45	11.9	12.7	13.4	13.7	14.3	14.9	15.2	-	-	-
femtio	11.2	12,0	12.9	13.3	13.7	13.9	14.5	13.4	-	-
55	11.0	11.8	12.6	13.4	14,0	14.5	14.8	12.5	13.5	14.4
60	11.1	11.9	-	13.5	14.6	-	-	-	-	-
15K	-	12,0	12.8	13.6	13.8	14,0	-	-	-	-
20K	-	12,0	12.8	13.6	13.8	14.2	-	-	-	-
22	12.6	12.9	13.3	13.9	-	-	-	-	-	-
A12	11.9	12.5	-	13.6	14.2	-	-	-	-	-
16GS	11.1	12.1	12.9	13.5	13.9	14.1	-	-	-	-
20X	11.3	11.6	12.5	13.2	13.7	-	-	-	-	-
30X	12.4	13,0	13.4	13.8	14.2	14.6	14.8	12,0	12.8	13.8
35X	11.3	12,0	12.9	13.7	14.2	14.6	-	-	-	-
38XA	11.0	12,0	12.2	12.9	13.5	-	-	-	-	-
40X	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12,0	-	-
45X	12.8	13,0	13.7	-	-	-	-	-	-	-
50X	12.8	13,0	13.7	-	-	-	-	-	-	-

Negativ termisk expansionskoefficient

Vissa material, när temperaturen stiger, visar inte expansion, utan tvärtom kompression, det vill säga de har en negativ termisk expansionskoefficient. För vissa ämnen manifesterar detta sig i ett ganska smalt temperaturområde, som till exempel i vatten i temperaturområdet 0 ... + 3,984 ° C, för andra ämnen och material, till exempel scandium (III) fluorid , zirkoniumwolframat (ZrW 2 O 8 ) [3 ] , vissa kolfiberintervall är mycket brett. Liknande beteende visas också av konventionellt gummi . Kvarts, kisel och ett antal andra material beter sig på liknande sätt vid ultralåga temperaturer. Det finns också invarlegeringar ( ferro - nickel ), som har en termisk expansionskoefficient nära noll i ett visst temperaturområde.

Mätning av termisk expansionskoefficient

Enheter för att mäta termisk expansionskoefficient för vätskor, gaser och fasta ämnen kallas dilatometrar .

Anteckningar

↑ Temperaturkoefficient för linjär expansion på Ti-temperatures.ru-portalen . Hämtad 31 mars 2011. Arkiverad från originalet 18 september 2011. (obestämd)
↑ Zubchenko A.S. , Koloskov M.M. , Kashirsky Yu.V. _ _ ed. A.S. Zubchenko . - 2:a uppl., reviderad och kompletterad. - M . : Mashinostroenie , 2003. - S. 585. - 784 sid. — ISBN 5-217-03177-8 .
↑ Mary, T.A.; JSO Evans; T. Vogt; AW Sleight. Negativ termisk expansion från 0,3 till 1050 Kelvin i ZrW 2 O 8 (eng.) // Science : journal. - 1996. - 5 april ( vol. 272 , nr 5258 ). - S. 90-92 . - doi : 10.1126/science.272.5258.90 . - .

Se även

Oljevolymfaktor
Värme av deformation
termisk expansion