Udvidelsesgraden

Udvidelsesgraden betegner den relative ændring i størrelse af et materiale eller et system som følge af en ydre påvirkning, typisk ændringer i temperatur, tryk eller fugt. Den kan måles som ændring i længde, areal eller volumen og gives ved forholdet mellem ændringen og den oprindelige størrelse. Den mest anvendte form er lineær udvidelse: ΔL = α L0 ΔT, hvor α er det lineære ekspansionskoefficient og ΔT temperaturændringen. For isotrope materialer fører ændringen i rumfang til volumenudvidelse ΔV = β V0 ΔT, hvor β er det volumetriske ekspansionskoefficient; for små ΔT er β ofte cirka 3α, så ΔV ≈ 3α V0 ΔT.

Udvidelsesgrad kan også udtrykkes som en procentvis ændring: (ΔL/L0)×100% eller (ΔV/V0)×100%. Den præcise størrelse afhænger af materiale, temperaturændring og eksperimentelle betingelser.

Praktiske eksempler omfatter termisk ekspansion i metaldele, hvor dimensioner ændres ved temperaturstigninger, samt udvidelse i glas og polymerer. I geoteknikken er fugtudvidelse en vigtig faktor i visse ler- og siltjordarter, hvor vandoptagelse kan øge volumen betydeligt og påvirke fundamenter og konstruktioner.

Målemetoder inkluderer dilatometre til måling af lineær og volumetrisk ekspansion under kontrollerede temperaturer og tryk, samt laboratorie- og feltprøvninger efter gældende standarder. Anvendelser omfatter termisk design af maskiner og bygninger, tætninger og pakninger, samt vurdering af materialers langsigtede stabilitet under miljømæssige ændringer.

Begrænsninger omfatter antagelser om små ΔT og isotropi; mange materialer er anisotrope eller ikke-lineært ekspansive, og fugt, tryk og mekanisk belastning kan altere udvidelsesadfærd.