Diskussion
Feststoffe
Für viele feststoffe, expansion ist direkt proportional zu temperatur ändern.
∆ ℓ = αℓ0 ∆ T
Flächen dehnen sich doppelt so stark aus wie Längen.
∆A = 2aA0∆T
Volumina dehnen sich dreimal so stark aus wie Längen.,
∆V = 3aV0∆T
Anwendungen
- Knicken
- Dehnspalt/Gelenk
- Verbrühungsschutzventil
- Bimetallstreifen, Thermostat
- Ausdehnung von Löchern (Montage von Zugreifen)
- „Darüber hinaus dehnt sich das Flugzeug während des Fluges aufgrund der sengenden Hitze, die durch Reibung mit Luft entsteht, um 15-25 Zentimeter aus. Designer verwendeten Rollen, um die Kabine vom Körper zu isolieren, damit das Strecken das Flugzeug nicht auseinanderreißt.“Helen Pearson“ geht in den Ruhestand.“Naturphysik Portal. Oktober 2003.,
- “ Concorde misst 204 Fuß in der Länge-Stretching zwischen sechs und zehn Zoll im Flug durch Erwärmung der Flugzeugzelle. Sie ist in einer speziell entwickelten weißen Farbe lackiert, um diesen Veränderungen Rechnung zu tragen und die durch den Überschallflug erzeugte Wärme abzuführen.“quelle
- Wärmeausdehnung ist ein kleiner, aber nicht immer unbedeutender Effekt. Typische Koeffizienten werden in Teilen pro Million pro Kelvin (10-6/K) gemessen., Das bedeutet, dass Ihr typischer Messstab im Klassenzimmer während seiner gesamten Lebensdauer niemals um mehr als 100 µm in der Länge variiert — wahrscheinlich nie mehr als 10 µm, während die Schüler ihn verwenden.,
Messtechnik
- Längenkomparator
- Schubstab-Dilatometer (gibt relative Ausdehnung, da sich das Gerät selbst ausdehnt)
- Interferometer (Methode mit höchster Präzision)
- Röntgendiffaktometer
- Kapazitätsdilatometer
- Dehnungsmessstreifen
- optisches Dilatometer (im Grunde eine Digitalkamera)
anisotrope Ausdehnung
- Einige Materialien dehnen sich unterschiedlich in verschiedene Richtungen aus, insbesondere Graphit und Holz (Holz).
Flüssigkeiten
Flüssigkeiten können sich nur im Volumen ausdehnen.,
∆V = ßV0∆T
Flüssigkeiten haben höhere expansivities als Feststoffe.
β ~ 10-3/K, 3α ~ 10-5/K
Anwendungen
- Flüssigkeit-in-Glas-thermometer. Der Alkohol ist rot gefärbt, um wie Wein auszusehen.
Ethylalkohol 1120 × 10-6 / K
Quecksilber 181 × 10-6/K
Glas 3(8,5 × 10-6/K) = 25,5 × 10-6/K - Autos haben Kühlmittelüberlaufbehälter.
Wasser
- anomale Ausdehnung von Wasser
- Eis ist weniger dicht als Wasser
- Wasser ist bei 4 °C am dichtesten (ρ = 999.,973 kg/m3)
- Anwendungen
- gefrorene Rohre platzen
- Umsatz von See-Wasser im Frühjahr
plutonium
Plutonium erfährt mehr Phasenübergänge bei gewöhnlichem Druck, als jedes andere element. Wenn Plutonium erhitzt wird, wandelt es sich vor dem Schmelzen durch sechs verschiedene Kristallstrukturen um-α , β, γ,∆, ∆ ‚ und ε . Physikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeausdehnung variieren von Phase zu Phase erheblich und machen es zu einem der schwierigeren Metalle zu bearbeiten und zu arbeiten., Die Metallurgie von Plutonium wird am besten den Experten überlassen.
Hinweise bilden LLNL, die paraphrasiert werden müssen. „Eine der einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Plutonium besteht darin, dass das reine Metall sechs Festkörperphasentransformationen aufweist, bevor es seinen flüssigen Zustand erreicht und von Alpha, Beta, Gamma, Delta, Delta-Prime zu Epsilon übergeht. Große Volumenausdehnungen und Kontraktionen treten zwischen der stabilen Raumtemperatur-Alpha-Phase und dem flüssigen Zustand des Elements auf., Ein weiteres ungewöhnliches Merkmal ist, dass unlegiertes Plutonium bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 640 °C schmilzt, um eine Flüssigkeit höherer Dichte als der Feststoff zu erhalten, aus dem es schmilzt. Darüber hinaus sind die elastischen Eigenschaften der Delta-flächenzentrierten kubischen (fcc) Phase von Plutonium stark direktional (anisotrop). Das heißt, die Elastizität des Metalls variiert stark entlang verschiedener kristallographischer Richtungen um den Faktor sechs bis sieben.,“
invar
Gase
Das Verhalten von Gasen ist komplizierter, Gase dehnen sich so stark aus, wie es der Druck zulässt. Schauen Sie sich die Gasgesetze an.
| PV = nRT | PV = NkT |