Jak obliczyć rozszerzalność cieplną?
Ogrzany materiał rośnie, a schłodzony kurczy się, i dzieje się to proporcjonalnie do długości oraz do zmiany temperatury. Stała proporcjonalności zależy od materiału: tworzywa pracują najbardziej, metale umiarkowanie, a beton akurat tak samo jak stal, dzięki czemu żelbet trzyma się razem. Kalkulator liczy wydłużenie oraz zmianę powierzchni i objętości.
Wzór i przykład
Δl = współczynnik × długość × przyrost temperatury
- Rura PVC ma 10 metrów długości.
- Ogrzewa się z 0 do 30 stopni, czyli o 30 kelwinów.
- Współczynnik dla PVC wynosi 80 milionowych na kelwin.
- Mnożymy: 0,00008 × 10 × 30.
- Wychodzi 0,024 metra, czyli 24 milimetry.
| Materiał | Wydłużenie 10 m przy 30 K |
|---|---|
| Drewno wzdłuż włókien | 1,5 mm |
| Stal i beton | 3,6 mm |
| Miedź | 5,1 mm |
| Aluminium | 6,9 mm |
| PVC | 24 mm |
Ciepło potrzebne do ogrzania policzy osobny kalkulator, ciepło topnienia i parowania kalkulator przemian fazowych, a naprężenie w sprężynie kalkulator prawa Hooke’a.
Najczęstsze pytania
O ile wydłuży się rura PVC przy ogrzaniu o 30 stopni?
Dziesięciometrowy odcinek wydłuży się o 24 milimetry. PVC ma wysoki współczynnik, osiemdziesiąt milionowych na kelwin, czyli blisko siedem razy więcej niż stal.
Jak obliczyć wydłużenie cieplne?
Mnożymy współczynnik rozszerzalności materiału przez długość początkową i przez przyrost temperatury. Wynik wychodzi w tych samych jednostkach co długość.
Dlaczego w torach i mostach zostawia się szczeliny?
Bo stalowa szyna o długości 25 metrów przy ogrzaniu o 50 stopni wydłuża się o 15 milimetrów. Bez szczeliny elementy rozpierałyby się nawzajem i wyginały.
Który materiał rozszerza się najbardziej?
Spośród typowych materiałów budowlanych tworzywa sztuczne. PVC ma osiemdziesiąt milionowych na kelwin, aluminium dwadzieścia trzy, a stal i beton po dwanaście, co akurat pozwala im pracować razem w żelbecie.
Co się dzieje, gdy element nie ma gdzie się wydłużyć?
Zamiast się wydłużyć, rozpiera podpory i rosną w nim naprężenia. Kalkulator liczy wydłużenie swobodne, więc dla elementu zablokowanego pokazuje, ile ruchu trzeba by mu zapewnić.