温度変化の対象となるとき、金属がサイズ変化する現象です。この動作を理解することは、エンジニアやデザイナーにとっては、さまざまな用途における金属部品の安全と機能性を確保する上で不可欠です。

熱膨張の基礎

金属が熱くなれば、原子はより多くの活力的に振動し、材料が拡大する。逆に、収縮の冷却の結果。拡張の量は材料の特性および温度変化によって決まります。

熱膨張の計算

金属の線形膨張は、式を使用して計算することができます。

]ΔL = α × L0 × ΔT

]ΔL]は長さの変更で、αは線形拡張の係数、[L0]は元の長さであり、[ΔTは温度変化です。

設計検討

エンジニアは、金属構造の設計時に熱膨張を考慮しなければなりません。 許容は、温度変化によるストレスや変形を防ぐため作られています。 一般的な戦略は次のとおりです。

  • 拡張ジョイントの組み入れ
  • フレキシブルな材料の使用
  • 想定される最大展開を設計
  • 膨張係数の低い材料を選ぶ

実用事例

鋼鉄棒を2メートル長で2000°Cから100°Cに熱されます。鋼鉄のための線形拡張の係数を使っておよそ12の× 10の]-6/°C、拡張は次のように計算することができます:

[]ΔL = 12×10-6[]]×200cm×80°C = 0.192cm