Ekspansjonsforhold

Ekspansjonsforhold beskriver hvordan størrelsen av et materiale endrer seg som svar på kilometer temperaturendringer eller andre stimuli. Begrepet brukes i materialteknikk, bygg og ingeniørfag for å angi forholdet mellom endringen i lengde, areal eller volum og den opprinnelige dimensjonen. Vanlige varianter er lineær ekspansjon, areal ekspansjon og volumetrisk ekspansjon.

Ved lineær ekspansjon gjelder ΔL = α L0 ΔT, der L0 er den opprinnelige lengden, ΔL er endringen i lengde, ΔT er temperaturendringen, og α er den lineære ekspansjonskoeffisienten, målt i 1/K (ofte uttrykt i ppm/K). Materialer har ulik α; metaller ligger typisk i området noen få til ti ganger 10^-6 /K, mens polymerer ofte har høyere verdier. Måltøyet kan skje ved dilatometer eller annen lengdemåling.

Areale ekspansjon beskrives av ΔA ≈ 2α A0 ΔT og volumetrisk ekspansjon av ΔV ≈ β V0 ΔT, der β er den volumetriske ekspansjonskoeffisienten. For isotrope materialer er β ofte omtrent 3α, men faktorer som materialeegenskaper, krumming og temperaturavhengighet kan gjøre avvik vanlige.

Praktisk betydning: ekspansjonsforhold er avgjørende i design av konstruksjoner, ledd og sammenføyninger for å unngå skader som spenning og deformasjon når temperatur varierer. Konstruksjoner bruker ekspansjonsfuger, toleranser og materialvalg som tar høyde for forskjeller i ekspansjon mellom komponenter. Related concepts inkluderer koeffisient for termisk ekspansjon, dilatometri og termisk stress.

Se også: termisk ekspansjon, koeffisient for termisk ekspansjon, dilatometer, termisk stress.