Utvidgningskoefficient

Från Wikipedia
Hoppa till navigering Hoppa till sök
Boltbreaker experiment.svg
Expansionsfog på en bro används för att förhindra skador på grund av termisk utvidgning
Starkt solbelysta järnvägsspår

Utvidgningskoefficienten anger hur mycket ett föremåls storlek ändras för en viss temperaturändring hos föremålet. När ett materials temperatur ökar, utvidgas vanligen materialet, det kallas för termisk expansion. Olika material utvidgar sig i olika grad och ett mått på denna egenskap är längdutvidgningskoefficienten, som anger den relativa längdändringen vid en viss temperaturändring.

∆ℓ = ℓ1 α (t2 – t1)

SI-enheten för längdutvidgningskoefficienten är 1 K−1. I tekniska sammanhang används ofta den mindre enheten mm/m/°C, där 1 mm/m/°C = 10-3 K-1.

Den relativa volymändringen anges av volymutvidgningskoefficienten som är approximativt tre gånger längdutvidgningskoefficienten.

För anisotropa material, till exempel kompositmaterial, är längdutvidgningskoefficienten normalt riktningsberoende.

Nästan alla material har en positiv utvidgningskoefficient, ett viktigt undantag är vatten vars volym minskar mellan fryspunkt och 4 °C. Vissa material – såsom zirkoniumvolframat och kolfiberarmerad plast (CFRP) – kan ha en negativ utvidgningskoefficient. I fallet med CFRP är den anisotrop (riktningsberoende).

Några exempel på ämnen och deras längdutvidgningskoefficienter (gäller 0 °C…100 °C):

Material 10e-6 α
Aluminium &0000000000000023000000 23
Betong (torr) &0000000000000009000000 9…14
Bly &0000000000000029000000 29
Brons &0000000000000018000000 18
Ebonit &0000000000000075000000 75…100
Glas &0000000000000003000000 3…10
Granit &0000000000000008000000 8
Guld &0000000000000014000000 14
Invar &0000000000000001000000 1
Is &0000000000000050000000 50
Järn &0000000000000011000000 11…20
Kalksten &0000000000000005000000 5…16
Kisel &0000000000000002500000 2,5
Kol (grafit) &0000000000000002000000 2
Konstantan &0000000000000015000000 15
Koppar &0000000000000017000000 17
Magnesium &0000000000000026000000 26
Mässing &0000000000000018000000 18…21
Natrium &0000000000000070000000 70
Nickel &0000000000000013000000 13
Paraffin &0000000000000100000000 100…200
Platina &0000000000000008900000 8,9
Plexiglas &0000000000000070000000 70…100
Porslin &0000000000000002000000 2…5
Rostfritt stål &0000000000000018000000 18
Silver &0000000000000019000000 19
Stål &0000000000000008000000 8…18
Svavel (rombiskt) &0000000000000061000000 61
Svavel (monoklint) &0000000000000120000000 120
Tenn (vitt) &0000000000000027000000 27
Trä (längs fibern) &0000000000000005000000 5…9
Uran &0000000000000013000000 13
Volfram &0000000000000004500000 4,5
Zink &0000000000000030000000 30

Ett räkneexempel med stål[redigera | redigera wikitext]

Stål har utvidgningskoefficienten 0,000012 mm per grad och millimeter. Tar man ett ämne som är 100 millimeter långt och värmer detta 50 grader så blir det 50×100×0,000012=0,06 mm längre.