Ekspansjonskoeffisienten

Ekspansjonskoeffisienten er en materialegenskap som beskriver hvor mye en størrelse i et materiale endrer seg som svar på temperaturendringer. Den brukes til å forutse og kompensere for termisk utvidelse i konstruksjoner og produkter.

Det finnes flere typer ekspansjonskoeffisienter. Den lineære ekspansjonskoeffisienten α beskriver endringen i lengden: ΔL ≈ α L0 ΔT. Den areale ekspansjonskoeffisienten beskriver endringen i arealet: ΔA ≈ α_areal A0 ΔT. Den volumetriske ekspansjonskoeffisienten β beskriver endringen i volumet: ΔV ≈ β V0 ΔT. For isotrope faste stoffer er β omtrent tre ganger α (β ≈ 3α), noe som reflekterer at volumendringer ofte er større enn lengdeendringer ved samme temperaturendring.

Enheten for ekspansjonskoeffisientene er per kelvin (1/K). I praksis observeres små verdier, ofte i flere tusendels eller millionerdeler per kelvin (for eksempel typiske metaller ligger i området 10^-6 /K til 10^-5 /K; aluminium ca. 23×10^-6 /K, stål ca. 11–12×10^-6 /K).

Koefisientene kan variere med temperatur og fase, og er derfor ofte gitt for spesifikke temperaturområder. Måling av ekspansjon gjøres vanligvis med dilatometri eller presise lengdemålinger under temperaturendring.

Anvendelser av ekspansjonskoeffisienten er brede: i bygg og metallkonstruksjoner for å unngå skade ved termisk veksel, i motorer og varmevekslere, i elektronikk for å forutse avvik i komponentstørrelser, og i presisjonsutstyr hvor termisk kompensasjon er kritisk.