Ekspansionskoefficienten

Ekspansionskoefficienten er et mål for, hvor meget et materiale ændrer størrelse som funktion af temperatur. Den findes i forskellige former, primært den lineære ekspansionskoefficient αL og den volummatiske ekspansionskoefficient β. Begge beskriver forholdet mellem ændring i størrelse og temperatur for små temperaturændringer.

Ved små ændringer er forholdet mellem ændringen i længde og den oprindelige længde givet ved ΔL/L0 = αL ΔT. Tilsvarende for arealændringer er ΔA/A0 ≈ 2 αL ΔT, og for volumen ændres volumen som ΔV/V0 = β ΔT. For isotrope faste stoffer er β omtrent tre gange αL, dvs. β ≈ 3αL. For væsker og gasser bruges β ofte direkte; for ideelle gasser er β lig med 1/T.

Enhederne for αL og β er 1/K (per kelvin). Værdierne varierer betydeligt mellem materialer og afhænger af temperaturintervallet. Typiske lineære værdier for faste materialer ligger i området 5×10^-6 til 50×10^-6 per kelvin, uafhængigt af hvilket materiale man måler. For væsker og gasser kan β være betydeligt højere og stærkt temperaturafhængig. For gasser følger β tæt relationen β = 1/T for ideelle gasser i væsentlig grad.

Måling af ekspansion udføres med dilatometriske metoder eller termisk mekanisk analyse (TMA). Ekspansionskoefficienten spiller en central rolle i ingeniør- og byggeriets design, hvor termisk udvidelse kan påvirke samlinger, tolerancer og belastninger, eksempelvis i jernbaneinfrastruktur, byggematerialer og maskinkomponenter.

---