Coeficientul de dilatare termică

Coeficientul de dilatare termică
$\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {dV}{dT}}\right)_{p}$
Dimensiune	Θ− 1
Unități
SI	K −1
GHS	K −1

Coeficientul de dilatare termică este o mărime fizică care caracterizează modificarea relativă a volumului sau dimensiunilor liniare a unui corp cu o creștere a temperaturii cu 1 K la presiune constantă. Are dimensiunea temperaturii reciproce . Există coeficienți de dilatare volumetrică și liniară.

Coeficientul de dilatare termică volumetrică

\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial T}}\right)_{p}

, K −1 (°C −1 ) este modificarea relativă a volumului unui corp care are loc ca urmare a unei modificări a temperaturii acestuia cu 1 K la presiune constantă.

Apa , în funcție de temperatură, are un coeficient diferit de dilatare volumetrică:

0,53⋅10 -4 K -1 (la o temperatură de 5-10 °C);
1,50⋅10 -4 K -1 (la temperatura de 10-20 °C);
3,02⋅10 -4 K -1 (la o temperatură de 20-40 °C);
4,58⋅10 -4 K -1 (la o temperatură de 40-60 °C);
5,87⋅10 −4 K −1 (la o temperatură de 60–80 °C).

Coeficientul de dilatare termică liniară

\alpha _{L}={\frac {1}{L}}\left({\frac {\partial L}{\partial T}}\right)_{p}\aprox {\Delta L \over {L\Delta T}}

, K −1 (°C −1 ) este modificarea relativă a dimensiunilor liniare ale corpului, care apare ca urmare a unei modificări a temperaturii acestuia cu 1 K la presiune constantă.

În general, coeficientul de dilatare termică liniară poate fi diferit atunci când este măsurat pe direcții diferite. De exemplu, pentru cristale anizotrope , lemn , coeficienții de dilatare liniară de-a lungul a trei axe reciproc perpendiculare: . Pentru corpurile izotrope și . $\alpha _{x};\alpha _{y};\alpha _{z}$ $\alpha _{x}=\alpha _{y}=\alpha _{z}$ $\alpha _{V}=3\alpha _{L}$

Pentru fier , coeficientul de dilatare liniar este 11,3×10 −6 K −1 [1] .

Pentru oțeluri

Tabel de valori ale coeficientului de dilatare liniară α, 10 −6 K −1 [2]

calitate de oțel	20-100°C	20-200°C	20-300°C	20-400°C	20-500°C	20-600°C	20-700°C	20-800°C	20-900°C	20-1000°C
08 kp	12.5	13.4	14.0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
08	12.5	13.4	14.0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
10kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	14.8	12.6
zece	11.6	12.6	-	13.0	-	14.6	-	-	-	-
15 kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
cincisprezece	12.4	13.2	13.9	14.4	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
20 kp	12.3	13.1	13.8	14.3	14.8	15.1	douăzeci	-	-	-
douăzeci	11.1	12.1	12.7	13.4	13.9	14.5	14.8	-	-	-
25	12.2	13.0	13.7	14.4	14.7	15.0	15.2	12.7	12.4	13.4
treizeci	12.1	12.9	13.6	14.2	14.7	15.0	15.2	-	-	-
35	11.1	11.9	13.0	13.4	14.0	14.4	15.0	-	-	-
40	12.4	12.6	14.5	13.3	13.9	14.6	15.3	-	-	-
45	11.9	12.7	13.4	13.7	14.3	14.9	15.2	-	-	-
cincizeci	11.2	12.0	12.9	13.3	13.7	13.9	14.5	13.4	-	-
55	11.0	11.8	12.6	13.4	14.0	14.5	14.8	12.5	13.5	14.4
60	11.1	11.9	-	13.5	14.6	-	-	-	-	-
15K	-	12.0	12.8	13.6	13.8	14.0	-	-	-	-
20K	-	12.0	12.8	13.6	13.8	14.2	-	-	-	-
22	12.6	12.9	13.3	13.9	-	-	-	-	-	-
A12	11.9	12.5	-	13.6	14.2	-	-	-	-	-
16GS	11.1	12.1	12.9	13.5	13.9	14.1	-	-	-	-
20X	11.3	11.6	12.5	13.2	13.7	-	-	-	-	-
30X	12.4	13.0	13.4	13.8	14.2	14.6	14.8	12.0	12.8	13.8
35X	11.3	12.0	12.9	13.7	14.2	14.6	-	-	-	-
38XA	11.0	12.0	12.2	12.9	13.5	-	-	-	-	-
40X	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0	-	-
45X	12.8	13.0	13.7	-	-	-	-	-	-	-
50X	12.8	13.0	13.7	-	-	-	-	-	-	-

Coeficient negativ de dilatare termică

Unele materiale, atunci când temperatura crește, nu prezintă dilatare, ci, dimpotrivă, compresie, adică au un coeficient negativ de dilatare termică. Pentru unele substanțe, acest lucru se manifestă într-un interval de temperatură destul de îngust, cum ar fi, de exemplu, în apa în intervalul de temperatură de 0 ... + 3,984 ° C, pentru alte substanțe și materiale, de exemplu , fluorură de scandiu (III) , tungstat de zirconiu (ZrW 2 O 8 ) [3 ] , un interval de fibre de carbon este foarte larg. Comportament similar este demonstrat și de cauciucul obișnuit . Cuarțul, siliciul și o serie de alte materiale se comportă similar la temperaturi foarte scăzute. Există și aliaje invar ( fero - nichel ), care au un coeficient de dilatare termică aproape de zero într-un anumit interval de temperatură.

Măsurarea coeficientului de dilatare termică

Dispozitivele de măsurare a coeficientului de dilatare termică a lichidelor, gazelor și solidelor se numesc dilatometre .

Note

↑ Coeficientul de temperatură al expansiunii liniare pe portalul Ti-temperatures.ru . Preluat la 31 martie 2011. Arhivat din original la 18 septembrie 2011. (nedefinit)
↑ Zubchenko A.S. , Koloskov M.M. , Kashirsky Yu.V. _ _ ed. A. S. Zubcenko . - Ed. a II-a, revizuită și completată. - M . : Mashinostroenie , 2003. - S. 585. - 784 p. — ISBN 5-217-03177-8 .
↑ Mary, T.A.; JSO Evans; T. Vogt; AW Sleight. Expansiune termică negativă de la 0,3 la 1050 Kelvin în ZrW 2 O 8 (ing.) // Science : journal. - 1996. - 5 aprilie ( vol. 272 , nr. 5258 ). - P. 90-92 . - doi : 10.1126/science.272.5258.90 . - .