Was ist die thermische Expansion?

Infolge von Temperaturänderungen änderte sich die Volumenänderungen von Materie.Dieses Konzept ist als thermische Expansion bekannt.Wenn sich eine Substanz erwärmt, bewegen sich die Partikel in der Materie und werden mit zunehmender Temperatur aktiver.Diese Aktivität bewirkt, dass die Partikel zusätzlichen Raum zwischeneinander benötigen und die Größe eines Materials vergrößern.Die Gleichung zur Beschreibung dieses Konzepts wird als der Koeffizient der thermischen Expansion bezeichnet und kann durch die Tatsache definiert werden, dass der Ausdehnungsgrad durch die Temperaturänderung in einem Material geteilt wird.

Die Verwendung bestimmter fester Materialien im Bau und Engineering ist ein direktes Ergebnis dieser thermischen Ausdehnung.Die Notwendigkeit, dass Objekte ihre Form ohne große Verzerrung beibehalten, führt dazu, dass die Verwendung von Metallen und Kunststoffen üblich ist.Zum Beispiel muss ein Hammer seine Form beibehalten, wenn die Temperaturen zunehmen, um eine Beeinträchtigung zu verhindern.Während dieses Prinzip im Allgemeinen auf der Grundlage der Art des verwendeten Materials zutrifft, können bestimmte Strukturen, wie z. B. Kristalle, je nach Form unterschiedliche Koeffizienten der thermischen Ausdehnung besitzen.Materialien, die sich aus den genauen entgegengesetzten Gründen als regelmäßige Wärmeausdehnung zusammenziehen können.Oft werden andere Materialien mit unterschiedlichen Koeffizienten in Verbindung mit diesen Feststoffen benötigt.Ein Beispiel wäre ein Fenster, das Gummibeschläge benötigt, um die Ausdehnung und Kontraktion des Metallrahmens zu verhindern.Flüssigkeiten erweitern sich leichter als Feststoffe.Dies wird durch die Tatsache verursacht, dass mit zunehmender Energiebindung zwischen den Partikeln die thermische Expansion in diesen Substanzen abnimmt.Darüber hinaus ändern bestimmte Materialien die Größe aufgrund der Absorption oder Desorption von Wasser oder Lösungsmitteln.

Eine Art von Expansion, die als anisotrope Expansion bekannt ist, kann innerhalb bestimmter Arten von Materialien auftreten.Dies bedeutet, dass sich der Feststoff in jeder Richtung nicht genau ausdehnt.Jedes Material mit einer Reihe von Schichten, wie z. B. Graphit, erweitert sich normalerweise leichter auf senkrechte Weise mit den Schichten als vertikal gegen die Schichten.Dies kann für Designer von Vorteil sein, wenn sie versuchen, eine Anpassung vorzunehmen, die sich nur in einer Richtung ausdehnen müsste, wenn sie Temperaturänderungen ausgesetzt sind.