Калькулятор линейного расширения материалов

Линейное расширение материалов - это изменение длины объекта при изменении его температуры. Это явление возникает из-за того, что при нагревании или охлаждении атомы материала начинают колебаться сильнее или слабее, что приводит к увеличению или уменьшению среднего расстояния между ними. Калькулятор теплового линейного расширения материалов упростит и ускорит расчеты.

Расчет линейного расширения материалов онлайн

Для расчета линейного расширения материалов в калькуляторе необходимо выбрать материал, ввести длину элемента и изменение температуры.

Тепловое линейное расширение

Тепловое расширение материалов - это изменение длины объекта при изменении его температуры. Это явление возникает из-за того, что при нагревании или охлаждении атомы материала начинают колебаться сильнее или слабее, что приводит к увеличению или уменьшению среднего расстояния между ними.

Изменение длины (ΔL) материала рассчитывается по формуле ΔL = α×L₀×ΔT, где:

• α - коэффициент линейного расширения.
• L₀ - исходная длина тела.
• ΔT - изменение температуры.

Длина тела L = L₀+ΔL. Отсюда ΔL = L-L₀. Соответственно L-L₀ = α×L₀×ΔT; L = L₀+α×L₀×ΔT; L = L₀(1+α×ΔT). С помощью данной формулы рассчитывается длина тела с учетом изменения температуры. Чтобы рассчитать длину тела после изменения температуры можно также воспользоваться формулой расчета изменения длины и к полученному результату прибавить исходную длину тела.

Учет линейного расширения материалов имеет следующее практическое применение:

1. Мосты и рельсы. Зазоры (температурные швы) компенсируют расширение летом и сжатие зимой.
2. Трубопроводы. Используются П-образные изгибы для предотвращения деформаций.
3. Электроника. Учет расширения помогает избежать повреждения микросхем при нагреве.
4. Бытовые ситуации. Металлическая крышка банки легче открывается после нагрева (расширяется быстрее стекла).

Коэффициент теплового расширения материалов

Коэффициент линейного теплового расширения материала (α) - это физическая величина, характеризующая относительное изменение длины материала при изменении температуры на 1 °C (или 1 К). Он является ключевым параметром для расчетов теплового расширения объектов. Единицы измерения: 1/°C (°C^-1) или 1/K (К ^-1).

Коэффициент линейного теплового расширения рассчитывается по формуле α  = ΔL/(L₀×ΔT), где:

• ΔL - изменение длины материала.
• L₀ - исходная длина тела.
• ΔT - изменение температуры.

Таблица линейного расширения материалов

Коэффициент теплового расширения (КТР) большинства материалов лежит в интервале (1-25)×10^-6 К^-1, однако есть вещества и материалы, КТР которых в некоторой области температур близок к нулю и даже отрицателен (например, вода, инвар).

Таблица коэффициентов теплового расширения материалов: