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 23
Betong (torr) 9…14
Bly 29
Brons 18
Ebonit 75…100
Glas 3…10
Granit 8
Guld 14
Invar 1
Is 50
Järn 11…20
Kalksten 5…16
Kisel 2,5
Kol (grafit) 2
Konstantan 15
Koppar 17
Magnesium 26
Mässing 18…21
Natrium 70
Nickel 13
Paraffin 100…200
Platina 8,9
Plexiglas 70…100
Porslin 2…5
Rostfritt stål 18
Silver 19
Stål 8…18
Svavel (rombiskt) 61
Svavel (monoklint) 120
Tenn (vitt) 27
Trä (längs fibern) 5…9
Uran 13
Volfram 4,5
Zink 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.