Тепловое расширение материалов

Тепловое расширение твёрдых материалов характеризуется коэффициентами линейного и объёмного теплового расширения.

Коэффициент теплового линейного расширенияα, град^-1 — величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1ºС. Он может быть определён по формуле

,

где Δ l — разность длин образца материала до и после нагрева, м;

l ₀ — начальная длина образца, м;

Δ t — разность температур, К.

Коэффициент объёмного теплового расширения β — относительное изменение объёма образца материала при изменении его температуры на 1 К

,

где Δ V — разность объёмов образца до и после нагрева, м³;

Δ t — разность температур, К;

V ₀ — начальный объём образца, м³.

Причиной расширения твёрдых тел при нагревании является возрастание амплитуды тепловых колебаний атомов кристаллической решётки около положений равновесия.

Термическое расширение является одним из наиболее важных свойств конструкционных материалов, применяемых в криогенной технике. Показателями термического расширения материалов являются температурные коэффициенты объёмного и линейного расширения.

Знание коэффициентов теплового расширения конструкционных материалов позволяет при проектировании избежать типичные ошибки. Так, различные значения коэффициентов теплового расширения сопряжённых деталей могут привести к возникновению внутренних напряжений, в результате чего может произойти разрушение всей конструкции.

Дата добавления: 2015-07-25