재료 확장 :더 깊은 다이브
열 팽창 라고도하는 재료의 팽창 , 온도 변화에 반응하여 부피가 변화하는 경향이 있습니다. 다음은 고장입니다.
기본 :
* 열과 분자 운동 : 재료를 가열하면 분자의 운동 에너지가 증가하고 있습니다. 이 분자들은 더 빨리 움직이고 더욱 격렬하게 진동합니다. 이러한 진동이 증가하면 더 많은 공간을 차지하게되어 확장이 발생합니다.
* 확장 유형 : 재료는 세 가지 차원 모두에서 확장 될 수 있습니다.
* 선형 확장 : 길이가 변합니다 (예 :금속 막대가 길어지고 있습니다).
* 지역 확장 : 표면적 변화 (예 :금속 시트가 커지는).
* 볼륨 확장 : 볼륨의 변화 (예 :가열시 풍선 확장).
* 열 팽창 계수 : 이것은 주어진 온도 변화에 대해 얼마나 확장되는지를 설명하는 재료의 속성입니다. 재료마다 계수가 다르므로 다른 속도로 확장됩니다.
중요한 고려 사항 :
* 물질의 상태 : 고체, 액체 및 가스는 모두 온도가 증가함에 따라 모두 확장되지만 가스는 액체보다 훨씬 더 크게 확장되며 액체는 고체보다 더 많이 팽창합니다.
* 위상 변경 : 위상 변화 (예 :물에 대한 얼음 녹는 물) 동안 열 팽창과 동일한 규칙을 반드시 따르지 않는 상당한 부피 변화가 있습니다.
* 응용 프로그램 : 많은 엔지니어링 및 건설 프로젝트에서 열 팽창을 이해하는 것이 중요합니다. 예를 들어:
* 다리와 건물 : 팽창 조인트는 온도 변동으로 인한 길이 변화를 수용하는 데 사용됩니다.
* 온도계 : 수은과 같은 액체의 확장은 전통적인 온도계의 기초입니다.
* bimetallic 스트립 : 온도 조절기 및 기타 장치에 사용되며, 두 금속 사이의 팽창 속도 차이는 굽힘 동작을 만듭니다.
기본을 넘어서 :
* 이방성 확장 : 일부 재료는 다른 방향으로 다르게 확장됩니다. 예를 들어, 목재는 곡물보다 곡물을 따라 더 많이 확장됩니다.
* 열 응력 : 확장이 제한되면 내부 응력이 발생하여 재료를 손상시킬 수 있습니다. 이것이 바로 교량이 확장 조인트로 설계된 이유입니다.
* 음성 열 팽창 : 4 ° C 미만의 물과 같은 일부 재료는 실제로 가열 될 때 수축합니다.
요약 :
열 팽창은 온도 변화에 반응하여 재료의 거동에 영향을 미치는 기본 현상입니다. 이 현상을 이해하는 것은 다양한 온도에서 안정적으로 기능하는 구조, 장치 및 시스템을 설계하는 데 중요합니다.
