Soojuspaisumistegur
Tahked ained paisuvad enamasti kuumutamisel ja tõmbuvad kokku jahutamisel. Seda reaktsiooni temperatuurimuutusele väljendatakse soojuspaisumistegurina.
Kasutatakse soojuspaisumistegurit:
- lineaarse soojuspaisumise korral
- pindala soojuspaisumine
- mahuline soojuspaisumine
Need omadused on omavahel tihedalt seotud. Ruumilise soojuspaisumise koefitsienti saab mõõta kõigi kondenseerunud ainete (vedelikud ja tahked ained) puhul. Lineaarset soojuspaisumist saab mõõta ainult tahkes olekus ja see on levinud tehnilistes rakendustes.
Mõnede tavaliste materjalide soojuspaisumise koefitsiendid
Materjali paisumist ja kokkutõmbumist tuleb arvestada suurte konstruktsioonide projekteerimisel, kui kasutatakse lindi või ketti vahemaade mõõtmiseks maamõõtmisel, kui projekteeritakse vorme kuuma materjali valamiseks ja muudes tehnilistes rakendustes, kui on oodata temperatuuri tõttu suuri mõõtmete muutusi. Vahemik α on 10-7 kõvade tahkete ainete puhul kuni 10-3 orgaaniliste vedelike puhul. α varieerub sõltuvalt temperatuurist ja mõnedel materjalidel on väga suur varieeruvus. Mõned väärtused tavapäraste materjalide jaoks, mis on esitatud miljondikosa Celsiuse kraadi kohta: (MÄRKUS: See võib olla ka kelvinites, kuna temperatuurimuutused on 1:1 suhe).| lineaarne soojuspaisumistegur α | |
| materjal | α 10-6 /K 20 °C juures. |
| 60 | |
| BCB | 42 |
| Plii | 29 |
| Alumiinium | 23 |
| Messingist | 19 |
| Roostevaba teras | 17.3 |
| Vask | 17 |
| Kuld | 14 |
| Nikkel | 13 |
| 12 | |
| Raud või teras | 11.1 |
| Süsinikteras | 10.8 |
| Platina | 9 |
| Klaas | 8.5 |
| GaAs | 5.8 |
| Indiumfosfiid | 4.6 |
| Volfram | 4.5 |
| Klaas, Pyrex | 3.3 |
| 3 | |
| Invar | 1.2 |
| 1 | |
| Kvarts, sulatatud | 0.59 |
Rakendused
Soojuspaisumise omadust kasutavate rakenduste kohta vt bi-metallist ja elavhõbedast termomeeter.
Soojuspaisumist kasutatakse ka mehaanilistes rakendustes osade üksteise peale sobitamiseks, nt puks saab sobitada võllile, tehes selle siseläbimõõdu veidi väiksemaks kui võlli läbimõõt, kuumutades seda, kuni see sobib võllile, ja lastes sellel pärast võllile surumist jahtuda, saavutades nii "kokkutõmbepainduvuse" (shrink fit).
On olemas mõned väga väikese CTE-ga sulamid, mida kasutatakse rakendustes, mis nõuavad väga väikeseid füüsikaliste mõõtmete muutusi temperatuurivahemikus. Üks neist on Invar 36, mille koefitsient on vahemikus 0,6x10-6 . Need sulamid on kasulikud lennundusrakendustes, kus võivad esineda suured temperatuurimuutused.
Küsimused ja vastused
K: Mis on soojuspaisumistegur?
V: Soojuspaisumistegur on mõõt, mis näitab, kui palju tahke aine temperatuurimuutuste mõjul paisub või tõmbub kokku.
K: Millised on kolm tüüpi soojuspaisumist?
V: Kolm liiki soojuspaisumist on lineaarne soojuspaisumine, pindalaline soojuspaisumine ja ruumiline soojuspaisumine.
K: Mis vahe on lineaarsel soojuspaisumisel ja ruumilisel soojuspaisumisel?
V: Lineaarne soojuspaisumine viitab pikkuse muutustele, samas kui ruumiline soojuspaisumine viitab ruumala muutustele.
K: Kas ruumilise soojuspaisumise koefitsienti saab mõõta vedelike puhul?
V: Jah, ruumilise soojuspaisumise koefitsienti saab mõõta kõigi kondenseerunud ainete, sealhulgas vedelike puhul.
K: Millises olekus saab lineaarset soojuspaisumist mõõta?
V: Lineaarset soojuspaisumist saab mõõta ainult tahkes olekus.
K: Miks on lineaarne soojuspaisumine tehnilistes rakendustes levinud?
V: Lineaarne soojuspaisumine on levinud tehnilistes rakendustes, sest see on oluline struktuuride ja komponentide puhul, mis peavad säilitama oma kuju ja suuruse muutuvate temperatuuride juures.
K: Kas erinevad soojuspaisumise tüübid on omavahel tihedalt seotud?
V: Jah, erinevad soojuspaisumise tüübid (lineaarne, pindalaline ja ruumiline) on omavahel tihedalt seotud.
