Coeficiente de expansión térmica

Coeficiente de expansión térmica
$\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {dV}{dT}}\right)_{p}$
Dimensión	Θ− 1
Unidades
SI	k -1
SGA	k -1

El coeficiente de expansión térmica es una cantidad física que caracteriza el cambio relativo en el volumen o las dimensiones lineales de un cuerpo con un aumento de temperatura de 1 K a presión constante. Tiene la dimensión de la temperatura recíproca . Hay coeficientes de expansión volumétrica y lineal.

Coeficiente de dilatación térmica volumétrica

\beta ={\frac {1}{V}}\left({\frac {\V parcial}{\T parcial}}\right)_{p}

, K −1 (°C −1 ) es el cambio relativo en el volumen de un cuerpo que ocurre como resultado de un cambio en su temperatura de 1 K a presión constante.

El agua , dependiendo de la temperatura, tiene un coeficiente de expansión volumétrica diferente:

0,53⋅10 -4 K -1 (a una temperatura de 5-10 °C);
1,50⋅10 -4 K -1 (a una temperatura de 10-20 °C);
3,02⋅10 -4 K -1 (a una temperatura de 20-40 °C);
4,58⋅10 -4 K -1 (a una temperatura de 40-60 °C);
5,87⋅10 −4 K −1 (a una temperatura de 60–80 °C).

Coeficiente de dilatación térmica lineal

\alpha _{L}={\frac {1}{L}}\left({\frac {\parcial L}{\parcial T}}\right)_{p}\approx {\Delta L \sobre {L\Delta T}}

, K −1 (°C −1 ) es el cambio relativo en las dimensiones lineales del cuerpo, que ocurre como resultado de un cambio en su temperatura de 1 K a presión constante.

En general, el coeficiente de expansión térmica lineal puede ser diferente cuando se mide en diferentes direcciones. Por ejemplo, para cristales anisotrópicos , madera , los coeficientes de expansión lineal a lo largo de tres ejes mutuamente perpendiculares: . Para cuerpos isotrópicos y . $\alpha _{x}; \alpha _{y}; \alpha _{z}$ $\alpha _{x}=\alpha _{y}=\alpha _{z}$ $\alpha _{V}=3\alpha _{L}$

Para el hierro , el coeficiente de expansión lineal es 11,3×10 −6 K −1 [1] .

Para aceros

Tabla de valores del coeficiente de expansión lineal α, 10 −6 K −1 [2]

grado de acero	20-100°C	20-200°C	20-300°C	20-400°C	20-500°C	20-600°C	20-700°C	20-800°C	20-900°C	20-1000°C
08kp	12.5	13.4	14.0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
08	12.5	13.4	14.0	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	12.7	13.8
10kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.9	15.1	15.3	14.7	14.8	12.6
diez	11.6	12.6	-	13.0	-	14.6	-	-	-	-
15kp	12.4	13.2	13.9	14.5	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
quince	12.4	13.2	13.9	14.4	14.8	15.1	15.3	14.1	13.2	13.3
20kp	12.3	13.1	13.8	14.3	14.8	15.1	veinte	-	-	-
veinte	11.1	12.1	12.7	13.4	13.9	14.5	14.8	-	-	-
25	12.2	13.0	13.7	14.4	14.7	15.0	15.2	12.7	12.4	13.4
treinta	12.1	12.9	13.6	14.2	14.7	15.0	15.2	-	-	-
35	11.1	11.9	13.0	13.4	14.0	14.4	15.0	-	-	-
40	12.4	12.6	14.5	13.3	13.9	14.6	15.3	-	-	-
45	11.9	12.7	13.4	13.7	14.3	14.9	15.2	-	-	-
cincuenta	11.2	12.0	12.9	13.3	13.7	13.9	14.5	13.4	-	-
55	11.0	11.8	12.6	13.4	14.0	14.5	14.8	12.5	13.5	14.4
60	11.1	11.9	-	13.5	14.6	-	-	-	-	-
15K	-	12.0	12.8	13.6	13.8	14.0	-	-	-	-
20K	-	12.0	12.8	13.6	13.8	14.2	-	-	-	-
22	12.6	12.9	13.3	13.9	-	-	-	-	-	-
A12	11.9	12.5	-	13.6	14.2	-	-	-	-	-
16GS	11.1	12.1	12.9	13.5	13.9	14.1	-	-	-	-
20X	11.3	11.6	12.5	13.2	13.7	-	-	-	-	-
30X	12.4	13.0	13.4	13.8	14.2	14.6	14.8	12.0	12.8	13.8
35X	11.3	12.0	12.9	13.7	14.2	14.6	-	-	-	-
38XA	11.0	12.0	12.2	12.9	13.5	-	-	-	-	-
40X	11.8	12.2	13.2	13.7	14.1	14.6	14.8	12.0	-	-
45X	12.8	13.0	13.7	-	-	-	-	-	-	-
50X	12.8	13.0	13.7	-	-	-	-	-	-	-

Coeficiente negativo de dilatación térmica

Algunos materiales, cuando aumenta la temperatura, no muestran expansión, sino, por el contrario, compresión, es decir, tienen un coeficiente de expansión térmica negativo. Para algunas sustancias, esto se manifiesta en un rango de temperatura bastante estrecho, como, por ejemplo, en el agua en el rango de temperatura de 0 ... + 3.984 ° C, para otras sustancias y materiales, por ejemplo , fluoruro de escandio (III) , tungstato de circonio (ZrW 2 O 8 ) [3 ] , algunos intervalos de fibra de carbono son muy amplios. El caucho común también demuestra un comportamiento similar . El cuarzo, el silicio y otros materiales se comportan de manera similar a temperaturas ultrabajas. También existen aleaciones de invar ( ferroníquel ) , que tienen un coeficiente de expansión térmica cercano a cero en un determinado rango de temperatura.

Medición del coeficiente de dilatación térmica

Los dispositivos para medir el coeficiente de expansión térmica de líquidos, gases y sólidos se denominan dilatómetros .

Notas

↑ Coeficiente de temperatura de expansión lineal en el portal Ti-temperatures.ru . Consultado el 31 de marzo de 2011. Archivado desde el original el 18 de septiembre de 2011. (indefinido)
↑ Zubchenko A.S. , Koloskov MM , Kashirsky Yu.V. _ _ edición A. S. Zubchenko . - 2ª ed., revisada y complementada. - M. : Mashinostroenie , 2003. - S. 585. - 784 p. — ISBN 5-217-03177-8 .
↑ Mary, TA; JSO Evans; T. Vogt; AW Sleight. Expansión Térmica Negativa de 0.3 a 1050 Kelvin en ZrW 2 O 8 (ing.) // Science : journal. - 1996. - 5 de abril ( vol. 272 , núm. 5258 ). - P. 90-92 . -doi : 10.1126 / ciencia.272.5258.90 . - .