Lämpötilakertoimia

Lämpötilakertoimet ovat suureita, jotka kuvaavat, miten fysikaaliset suureet muuttuvat lämpötilan funktiona. Ne ovat usein määritettyjä pienelle lämpötilan muutokselle, jolloin muutoksen voidaan olettaa lineaariseksi. Yleisesti voidaan kirjoittaa X(T) ≈ X0 [1 + α_X (T − T0)], missä X on kyseessä oleva suure, X0 sen arvo viileydessä T0 ja α_X sen lämpötilakerroin. Lämpötilakertoimet arvot riippuvat sekä materiaalista että suureesta ja ne voivat vaihdella lämpötilavälin mukaan.

Yksi keskeisimmistä esimerkeistä on resistanssin lämpötilakertoima. Resistanssin lämpötilakerroin α_R kuvaa resistanssin muutosta lämpötilan muuttuessa: R(T) ≈ R0 [1 + α_R (T − T0)]. Yleisesti metallien α_R on positiivinen, jolloin resistanssi kasvaa lämpötilan noustessa. Esimerkiksi kuparin α_R on noin 0,0039 K^−1 lähellä huonelämpötilaa. Puolijohteilla ja dielektrisillä materiaaleilla α_R voi olla sekä positiivinen että negatiivinen, ja resistanssi voi pienestä mitta-alueesta riippuen kasvaa tai pienentyä lämpötilan mukaan.

Toinen yleinen lämpötilakernri on lineaarinen lämpölaajeneminen. Lineaarinen laajenemiskiertäjä α_L kuvaa pituuden muutosta: L(T) ≈ L0 [1 + α_L (T − T0)]. Metallien α_L on tyypillisesti 10^−6–10^−5 K^−1, esimerkiksi rautamateriaalien ja kuparin arvoissa. Lämpötilakertoimia käytetään paljon suunnittelussa ja mittauksissa: elektroniikassa, lämpötilavaihtelun kompensaation suunnittelussa, mittausmenetelmissä sekä materiaalien ominaisuuksien alueselvityksessä.

Lämpötilakertoimet ovat yleensä lämpötilakohtaisia, voivat riippua lämpötilan arvosta ja käyttöalueesta, ja niihin viitataan usein materiaalidatabasseissa tai valmistajien hulkuissa. Niiden tunteminen parantaa suunnittelun tarkkuutta ja luotettavuutta huomioivissa lämpötilavaihteluissa.