Τι είναι η θερμοελαστικότητα;

Η θερμοελαστικότητα είναι η αλλαγή στο μέγεθος και το σχήμα ενός στερεού αντικειμένου καθώς η θερμοκρασία αυτού του αντικειμένου κυμαίνεται.Τα υλικά που είναι πιο ελαστικά θα επεκταθούν και θα συστέλλονται περισσότερο από εκείνα τα υλικά που είναι πιο ανελάσματα.Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν την κατανόηση της θερμοελαστικότητας για να σχεδιάσουν υλικά και αντικείμενα που μπορούν να αντέξουν τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας χωρίς σπάσιμο.

Οι επιστήμονες έχουν καταλάβει τις εξισώσεις που περιγράφουν τη θερμοελαστικότητα εδώ.Υποστηρίζοντας τα υλικά στην αύξηση και την πτώση των θερμοκρασιών, οι μηχανικοί είναι σε θέση να προβλέψουν πόσο αυτά τα υλικά θα επεκταθούν ή θα συστέλλονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες.Αυτή η γνώση είναι σημαντική κατά την οικοδόμηση μηχανών ή τις δομές εδράνου βάρους με κομμάτια που πρέπει να ταιριάζουν στενά μαζί.Η κατανόηση των αρχών της θερμοελικότητας βοηθά τους μηχανικούς να σχεδιάσουν πράγματα που διατηρούν τη δομική τους ακεραιότητα για μια σειρά θερμοκρασιών.

Οι αρχές της θερμοελικότητας έχουν επηρεάσει τον τρόπο με τον οποίο οι μηχανικοί σχεδιάζουν διάφορα αντικείμενα.Γνωρίζοντας ότι το σκυρόδεμα επεκτείνεται όταν θερμαίνεται, για παράδειγμα, είναι ο λόγος που τα πεζοδρόμια σχεδιάζονται με μικρούς χώρους μεταξύ των πλακών.Χωρίς αυτούς τους χώρους, το σκυρόδεμα δεν θα είχε κανένα περιθώριο να επεκταθεί, προκαλώντας μεγάλη πίεση στο υλικό και οδηγώντας σε ρωγμές, διαλείμματα ή τρύπες.Ομοίως, οι γέφυρες σχεδιάζονται με αρθρώσεις επέκτασης για να επιτρέψουν την επέκταση των εξαρτημάτων καθώς θερμαίνονται.Η επέκταση που περιγράφεται από τους τύπους θερμοελαστικότητας προκαλείται από την αύξηση της κίνησης των ατόμων στο υλικό.Αυτά τα άτομα παραμένουν συνδεδεμένα μεταξύ τους ως στερεά θερμότητα, αλλά οι μοριακοί δεσμοί αυξάνονται σε μέγεθος, επιτρέποντας στα άτομα να απομακρυνθούν από το ένα το άλλο και να προκαλέσουν την ανάπτυξη του υλικού.Αντίθετα, όταν ψύχεται ένα υλικό, τα άτομα κινούνται λιγότερο και οι δεσμοί τους τραβούν πιο κοντά μεταξύ τους.

Οι αρχές της θερμοελαστικότητας υπαγορεύουν ότι η επέκταση που προκαλείται από την αύξηση της θερμοκρασίας θα προκαλέσει την επέκταση ενός αντικειμένου προς όλες τις κατευθύνσεις.Οι πλάκες σκυροδέματος επεκτείνονται μεταξύ τους, μέχρι το έδαφος και προς τα κάτω προς το έδαφος όταν θερμαίνονται.Τα κύπελλα ή άλλα σκάφη θα επεκταθούν και σε όλες τις κατευθύνσεις με τέτοιο τρόπο ώστε ο συνολικός όγκος να περιέχει αυξήσεις μαζί με το μέγεθος του σκάφους.Οι ειδικοί τύποι χρησιμοποιούνται στη μελέτη της θερμοελαστικότητας για να περιγράψουμε τον τρόπο με τον οποίο τα αντικείμενα αλλάζουν το σχήμα με τις αλλαγές στη θερμοκρασία.