WikiSort.ru - Не сортированное

Коэффициент теплового расширения
${\displaystyle \beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {dV}{dT}}\right)_{p}}$
Размерность	Θ−1
Единицы измерения
СИ	К−1
СГС	К−1

Коэффицие́нт теплово́го расшире́ния — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Различают коэффициенты объёмного и линейного расширения.

Коэффициент объёмного теплового расширения

${\displaystyle \beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {\partial V}{\partial T}}\right)_{p}}$ , К ⁻¹ (°C⁻¹) — относительное изменение объёма тела, происходящее в результате изменения его температуры на 1 К при постоянном давлении.

Коэффициент линейного теплового расширения

${\displaystyle \alpha _{L}={\frac {1}{L}}\left({\frac {\partial L}{\partial T}}\right)_{p}\approx {\Delta L \over {L\Delta T}}}$ , 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: ${\displaystyle \alpha _{x};\alpha _{y};\alpha _{z}}$ . Для изотропных тел ${\displaystyle \alpha _{x}=\alpha _{y}=\alpha _{z}}$ и ${\displaystyle \alpha _{V}=3\alpha _{L}}$ .

Например, вода, в зависимости от температуры, имеет различный коэффициент объёмного расширения:

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

Отрицательный коэффициент теплового расширения

Некоторые материалы при повышении температуры демонстрируют не расширение, а наоборот, сжатие, т. е. имеют отрицательный коэффициент теплового расширения. Для некоторых веществ это проявляется на довольно узком температурном интервале, как, например, у воды на интервале температур 0…+3,984 °С, для других веществ и материалов, например фторид скандия(III), вольфрамат циркония (ZrW₂O₈)^[3], некоторых углепластиков интервал весьма широк. Подобное поведение демонстрирует также обычная резина. При сверхнизких температурах аналогичным образом ведут себя кварц, кремний и ряд других материалов. Также существуют инварные сплавы (ферро-никелевые), имеющие в некотором диапазоне температур коэффициент теплового расширения, близкий к нулю.

Измерения коэффициента теплового расширения

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

Примечания

См. также

• Объёмный коэффициент нефти
• Теплота деформации

Ссылки

• Таблица-справочник для некоторых металлов (PDF)
• Коэффициент линейного расширения сталей по ПНАЭ Г-7-002-86