WikiDer > Thermische Ausdehnung
Thermische Ausdehnung oder Wärmeausdehnung ist die Ausdehnung (oder anderweitige Formänderung) von Materialien unter dem Einfluss einer Zunahme der Temperatur. Wie stark sich ein Material ausdehnt, hängt vom Material, aber auch von der Temperatur und dem Umgebungsdruck ab. In Fällen, in denen die Abmessungen des Materials verringern mit steigender Temperatur spricht man von thermische Kontraktion. Mit der Expansion nimmt die Größe eines Objekts zu und die en Dichte nimmt daher ab (mit konstantem Masse).
Die Ausdehnung wird oft als relative Zunahme der Länge eines Objekts oder seines Volumens (je nach Anwendung) ausgedrückt. Man kann dann die Ableitung dieses relativen Anstiegs nach der Temperatur ableiten, und dies ergibt a Ausdehnungskoeffizient Dies ist ein Maß dafür, wie stark sich das Material ausdehnt.
Die Ausdehnung von Feststoffen ist in der Regel mit bloßem Auge nicht sichtbar. So ist für die Eiffelturm, die über 300 Meter hoch ist, beträgt der Gesamthöhenunterschied durch Dehnung und Kontraktion „nur“ etwa 15 Zentimeter. Zur Veranschaulichung der Materialausdehnung gibt es die sog. Kugel und Ring von 's Gravesande, aus dem 18. Jahrhundert. Dieses Experiment verwendet eine Metallkugel und einen Ring, durch den die Kugel bei Raumtemperatur genau passt. Anschließend wird die Glühbirne erhitzt, die sich so ausdehnt, dass sie nicht mehr durch den Ring passt und darauf verbleibt. Wenn die Kugel abkühlt, schrumpft sie und irgendwann fällt die Kugel durch den Ring.
im Großen und Ganzen Kunstwerke wie bei Brücken ist eine Längenänderung des Bauwerks im Allgemeinen unerwünscht. In diesen Fällen passt man Dehnungsfugen (Kompensatoren), die die Dehnung aufnehmen können. Dies ist jedoch nicht immer möglich, weshalb z. Zugbrücken werden im Sommer manchmal mit Wasser gekühlt, um zu verhindern, dass sie sich aufgrund der Ausdehnung des Brückendecks öffnen oder schließen. Auch Metalle Schienen Ausdehnung und wenn die Ausdehnung zu groß ist, kann dies zu Spritzer verfolgen, wobei sich die Schienen seitlich biegen, um die vergrößerte Länge aufzunehmen.
invar ist ein Metalllegierung die speziell verwendet wird, weil sie sich (in einem bestimmten Temperaturbereich) bei einer Temperaturänderung praktisch nicht ausdehnt oder zusammenzieht. Für eine großflächige Anwendung in architektonischen Strukturen ist es jedoch zu teuer.