Линейное тепловое расширение кирпича
Коэффициент термического расширения
| Коэффициент термического расширения | |
|---|---|
| β = 1 V ( d V d T ) p > | |
| Размерность | Θ −1 |
| Единицы измерения | |
| СИ | К −1 |
| СГС | К −1 |
Коэффицие́нт теплово́го расшире́ния — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма либо линейных размеров тела с повышением температуры на 1 К при неизменном давлении. Имеет размерность оборотной температуры. Различают коэффициенты объёмного и линейного расширения.
Расчет температурного линейного расширения
Так же, как и здание опосля строительства может отдать «усадку», некие материалы, напротив, с течением времени растут либо удлиняются. Это явление в физике именуется термическим расширением, поэтому что возникает оно по мере того, как на жесткое тело повлияет высочайшая температура. Оно становится предпосылкой роста площади, потому фактор расширения нужно принимать во внимание при строительстве автомагистралей и спостроек.
Например, при возведении дома с железобетонными элементами в погодных критериях, близким к тропическим либо южным, строители могут не учитывать возможность линейного расширения. Потом увеличенные железные конструкции могут привести к повреждению остальных устройств и досрочному разрушению всей конструкции.
Схожий пример можно привести и при строительстве жд рельс. Нагреваясь под прямыми лучами солнечного света, молекулы сплава расширяются и удлиняются. В прохладное время года рельсы напротив, укорачиваются. Хотя это трудно увидеть невооруженным взором, с целью сохранности необходимо учесть это при строительстве с применением не только лишь сплава, да и камня, даже пластика.
Как найти температурное линейное расширение
Чтоб избежать негативных последствий расширения материалов, употребляются особые указатели температуры. Они чувствительны к мельчайшим изменениям температуры. Но лучше предугадать вероятные конфигурации и перестраховаться еще на стадии планирования производства. Для этого разработан онлайн-калькулятор, который мгновенно показывает:
- коэффициент линейного термического расширения;
- удлинение по осям Х, Y и Z;
- величину, на которую удлиняется материал при данной температуре.
Все, что необходимо создать для этого – избрать из выпадающего перечня подходящий материал, избрать его характеристики: толщину, дину и ширину. Если необходимо непосредственно выяснить его состояние при той либо другой температуре, сможете избрать и эту функцию на веб-сайте. Отметим, расчеты проводятся относительно исходной температуры материала 0°C. Ответы выдаются на анализе коэффициентов линейного термического расширения, и расчетам, которые уже проведены и запрограммированы на веб-сайте. Система реагирует на конфигурации и без помощи других делает подсчет.
Какие материалы почаще всего подвергаются расширению
До этого всего, это – сплавы: алюминий, купрум, медь. Посреди камешков можно отметить гранит базальт, кварцит и даже кирпич. Аналогично на высочайшие температуры реагируют дерево, сложные штукатурки и стекло. Из перечисленных выше материалов меньший коэффициент термического расширения имеют:
- клинкерный и стеновой кирпич;
- дерево;
- штукатурка;
- базальт;
- стеновой кирпич.
Для сопоставления, больший показатель – у алюминия, стали и меди. Например, КТЛР алюминия составляет 24•10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали. Потому установка трубопровода неосуществим без подготовительных расчетов, в особенности если планируется употреблять дюралевые трубы для жаркого водоснабжения либо отопления. Изменение длины трубопровода при перепадах температуры определяется по формуле
dL = a • l • (tmax – tc), мм, где:
- а – КТЛР материала, из которого сделана труба либо другое изделие;
- tmax – большая температура, которой добивается теплоноситель;
- tс — температура окружающей среды на момент установки конструкции;
- l — длина трубопровода.
Также есть специально составленные таблицы значений среднего температурного коэффициента линейного расширения разных материалов. Но прибегать к ним и сложным расчетам не непременно, если под рукою есть веб и безошибочное решение можно получить при помощи калькулятора за считанные минутки.
Под теплоемкостью бетона соображают количество тепла, которое нужно передать материалу для конфигурации его температуры на одну единицу. Размер бетона, изменяющийся под действием температуры, именуют коэффициентом температурного расширения.
В таблице приведены значения коэффициента линейного расширения углеродистой стали в интервале температуры от -173 до 1000°С. При нагревании таковой стали ее ТКЛР возрастает и может достигать 19,8·10 -6 град -1 (для стали У8) в спектре температуры 27-650°С.
Температурный показатель
Коэффициент можно отыскать в таблице, в какой даются средние значения. По табличным данным для бетона этот показатель равен 0,00001 (ºС)-1. Так, при 80 градусах повышение будет 0,8 мм/м. Но такие табличные данные не являются достаточно точными, потому что во всех схемах предоставлены усредненные значения. Поэтому лучше без помощи других определять либо рассчитывать характеристики.
Данный показатель для всякого вида материала будет различаться.
Коэффициент термического расширения обрисовывает, как меняется размер объекта, когда происходит увеличение его температуры. Зависимо от определенного использования, коэффициент расширения быть может линейный либо большой. Если тело жесткое, требуется выяснить изменение его длины либо определенной области, потому применяется коэффициент линейного расширения. Для жидкостей и газов употребляется лишь температурное расширение, коэффициент линейного термического расширения для их не подступает, поэтому что получают форму емкости, в какой находятся.
Коэффициент большого термического расширения указывает, какое относительное изменение размера тела при неизменном давлении и изменении его температуры на 1 градус. Выражается формулой:
Коэффициент линейного термического расширения указывает относительное изменение длины тела, когда происходит его нагревание.
Коэффициент линейного термического расширения может иметь различные значения, если направления измерений будут различными.
На теоретическом уровне высчитать коэффициент линейного размера можно, зная коэффициент большого расширения (α V ≈ 3 α L).
При нагревании неких материалов происходит их сжатие, а не расширение. У их коэффициент расширения (линейный) будет иметь отрицательное значение, например, вода (коэффициент расширения с отрицательным значением при температуре 0-3,984 °С).
Почему происходит расширение?
Все знают, что весь материал состоит из разных субатомных частиц. Изменяя температуру, повышая либо понижая, эти атомы начинают процесс движения, который может поменять форму объекта.
Когда температура увеличивается, молекулы начинают стремительно двигаться из-за роста кинетической энергии, и, как следует, форма либо размер объекта будут возрастать.
В случае отрицательных температур происходит оборотное, в этом случае размер объекта обычно сокращается из-за низких температур..
Линейное расширение
Измерение длины объекта из-за термического нагрева соединено с линейным коэффициентом расширения. Идет речь о дробном изменении длины на градус:
L – конкретное измерение длины, а dL/dT – скорость конфигурации линейного измерения на единицу перемены в температуре). Из определения коэффициента термического расширения изменение линейного размера ΔL в интервале температур ΔT можно вычислить как:
Эта формула совладевает с задачей, если коэффициент линейного расширения не очень поменяется по сопоставлению с температурой.
