Лучшие вопросы
Таймлайн
Чат
Перспективы

Коэффициент теплового расширения

физическая величина Из Википедии, свободной энциклопедии

Remove ads

Коэффицие́нт теплово́го расшире́ния — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении.

Краткие факты Коэффициент теплового расширения, Размерность ...

Коэффициент теплового расширения имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объёмного теплового и линейного теплового расширений. Коэффициент теплового расширения может быть непостоянным при разных температурах.

Remove ads

Коэффициент объёмного теплового расширения

, К −1 (°C−1) — физическая величина, которая описывает относительное изменение объёма тела, происходящее в результате изменения его температуры на 1 К при постоянном давлении. Коэффициент объемного теплового расширения связан с изменением всех трех измерений (длины, ширины и высоты) вещества вместе[1].
Коэффициент объемного теплового расширения (β) можно выразить через коэффициент линейного теплового расширения (α): β = 3α,

Коэффициент объемного теплового расширения зависит от структуры и химических свойств вещества[2].

Remove ads

Коэффициент линейного теплового расширения

Суммиров вкратце
Перспектива
Thumb
Тепловое расширение твёрдого тела. При изменении температуры на длина тела изменяется на
, К −1 (°C−1) — относительное изменение линейных размеров тела, происходящее в результате изменения его температуры на 1 К при постоянном давлении.

В общем случае, коэффициент линейного теплового расширения может быть различен при измерении вдоль разных направлений. Например, у анизотропных кристаллов, древесины коэффициенты линейного расширения по трём взаимно перпендикулярным осям: . Для изотропных тел коэффициенты теплового расширения по всем осям равны:

Для изотропных тел коэффициент объёмного расширения равен утроенному коэффициенту линейного расширения, то есть так как:

членами второго и третьего порядка малости можно пренебречь.

Remove ads

Коэффициенты теплового расширения для некоторых веществ

Суммиров вкратце
Перспектива

Для воды

Вода, в зависимости от температуры, имеет различный коэффициент объёмного расширения:

  • отрицательный при температуре 0—4 °C
  • 0,53⋅10−4 К−1 (при температуре 5—10 °C);
  • 1,50⋅10−4 К−1 (при температуре 10—20 °C);
  • 3,02⋅10−4 К−1 (при температуре 20—40 °C);
  • 4,58⋅10−4 К−1 (при температуре 40—60 °C);
  • 5,87⋅10−4 К−1 (при температуре 60—80 °C).

Для ртути

Коэффициент объёмного расширения ртути слабо зависит от температуры[3]:

  • 1,77⋅10−4 К−1 (при температуре −23 °C);
  • 1,81⋅10−4 К−1 (при температуре 27 °C);
  • 1,82⋅10−4 К−1 (при температуре 87 °C);
  • 1,82⋅10−4 К−1 (при температуре 137 °C).

Для железа и конструкционных сталей

Для железа коэффициент линейного расширения равен 11,3×10−6 K−1[4].

Таблица значений коэффициента линейного расширения α, 10−6K−1[5]

Подробнее Марка стали, 20—100 °C ...

Отрицательный коэффициент теплового расширения

Некоторые материалы при повышении температуры не расширяются, а наоборот, сжимаются, то есть имеют отрицательный коэффициент теплового расширения. Для некоторых веществ это свойство проявляется на довольно узком температурном интервале, как, например, у воды на интервале температур от 0 до +3,984 °С, для других веществ и материалов, например фторид скандия(III), вольфрамат циркония (ZrW2O8)[6], некоторых углепластиков интервал весьма широк. Подобное поведение демонстрирует также обычная резина. При сверхнизких температурах аналогичным образом ведут себя кварц, кремний и ряд других материалов.

Существуют инварные сплавы (ферро-никелевые), имеющие в некотором диапазоне температур коэффициент теплового расширения, близкий к нулю.

Есть и другие материалы с отрицательными коэффициентами теплового расширения, но они довольно редки и специфичны по своим свойствам.

В большинстве случаев материалы имеют положительные коэффициенты теплового расширения и расширяются при нагреве[7].

Remove ads

Измерение коэффициента теплового расширения

Приборы для измерения коэффициента теплового расширения жидкостей, газов и твёрдых тел называют дилатометрами.

Метод интерферометрии позволяет наблюдать изменение длины образца с высокой точностью, измеряя изменение интерференции света, проходящего через образец.

См. также

Примечания

Ссылки

Loading related searches...

Wikiwand - on

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Remove ads