Τι είναι η θερμική επέκταση;

Ως αποτέλεσμα των μεταβολών της θερμοκρασίας, οι μεταβολές της ύλης στον όγκο.Αυτή η ιδέα είναι γνωστή ως θερμική επέκταση.Καθώς η ουσία θερμαίνεται, τα σωματίδια μέσα στο θέμα κινούνται περίπου, γίνονται πιο ενεργά καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.Αυτή η δραστηριότητα αναγκάζει τα σωματίδια να χρειάζονται επιπλέον χώρο μεταξύ τους, διευρύνοντας το μέγεθος ενός υλικού.Η εξίσωση που περιγράφει αυτή την έννοια είναι γνωστή ως ο συντελεστής θερμικής διαστολής και μπορεί να οριστεί από το γεγονός ότι ο βαθμός επέκτασης διαιρείται με την αλλαγή της θερμοκρασίας σε ένα υλικό.

Η χρήση ορισμένων στερεών υλικών στην κατασκευή και τη μηχανική είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα αυτής της θερμικής επέκτασης.Η ανάγκη για αντικείμενα να διατηρηθούν το σχήμα τους χωρίς σημαντική παραμόρφωση έχει ως αποτέλεσμα την κοινή πρακτική της χρήσης μετάλλων και πλαστικών.Για παράδειγμα, ένα σφυρί πρέπει να διατηρήσει το σχήμα του καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται για να αποτρέψουν την εξασθένηση.Ενώ αυτή η αρχή είναι γενικά αληθής με βάση τον τύπο του χρησιμοποιούμενου υλικού, ορισμένες δομές, όπως οι κρύσταλλοι, μπορούν να διαθέτουν διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διαστολής ανάλογα με το σχήμα.Υλικά για τη σύναψη συμβάσεων για τους ακριβώς αντίθετους λόγους ως τακτική θερμική επέκταση.Συχνά απαιτούνται άλλα υλικά με διαφορετικούς συντελεστές σε συνδυασμό με αυτά τα στερεά.Ένα παράδειγμα θα ήταν ένα παράθυρο, το οποίο χρειάζεται εξαρτήματα από καουτσούκ για να αποφευχθεί η επέκταση και η συστολή του μεταλλικού πλαισίου.

Το σκληρότερο είναι το υλικό, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμική επέκταση.Τα υγρά θα επεκταθούν πιο εύκολα από τα στερεά.Αυτό προκαλείται από το γεγονός ότι καθώς ο ενεργειακός δεσμός μεταξύ των σωματιδίων αυξάνεται, η θερμική διαστολή μειώνεται σε αυτές τις ουσίες.Επιπλέον, ορισμένα υλικά αλλάζουν το μέγεθος λόγω της απορρόφησης ή της εκρόφησης νερού ή διαλυτών.

Ένας τύπος επέκτασης που είναι γνωστός ως ανισότροπη επέκταση μπορεί να εμφανιστεί μέσα σε ορισμένους τύπους υλικών.Αυτό σημαίνει ότι το στερεό δεν θα επεκταθεί ακριβώς τόσο προς κάθε κατεύθυνση.Οποιοδήποτε υλικό με έναν αριθμό στρωμάτων, όπως ο γραφίτης, συνήθως επεκτείνεται πιο εύκολα με κάθετο τρόπο με τα στρώματα και όχι κατακόρυφα ενάντια στα στρώματα.Αυτό μπορεί να είναι επωφελές για τους σχεδιαστές όταν προσπαθούν να κάνουν ένα κατάλληλο που θα πρέπει να επεκταθεί σε μία μόνο κατεύθυνση όταν εκτίθεται σε αλλαγές θερμοκρασίας.