Warmteuitzetting

Warmteuitzetting, vaak thermische uitzetting genoemd, is de toename van de afmetingen van een stof of constructie als gevolg van een stijging van de temperatuur. Bij de meeste materialen neemt lengte, breedte en hoogte toe wanneer de temperatuur stijgt, en ook het volume verandert. De mate van uitzetting hangt af van het materiaal en van de temperatuurverandering (ΔT).

De uitzetting wordt vaak beschreven met een uitzettingscoëfficiënt. Voor lineaire uitzetting geldt ΔL = α L0 ΔT, waarbij α het lineaire uitzettingscoëfficiënt per graad Celsius is. Voor isotrope materialen geldt ΔV/V0 ≈ β ΔT met β ≈ 3α. Bij anisotrope materialen kan α per richting verschillend zijn.

Praktische implicaties: ongedwongen uitzetting kan leiden tot spanningen in gekoppelde delen. Daarom worden expansievoegen, toleraties met speling en materialen met vergelijkbare uitzettingscoëfficiënten toegepast. Voor bruggen, spoorwegen, leidingen en glaswerk is rekening gehouden met temperatuursvariaties. Metingen van α en β gebeuren met dilatometeren of interferometrische technieken.

Veelvoorkomende waarden: metalen hebben typisch α tussen ongeveer 10 en 25 × 10^-6 per °C. Voor staal ligt α rond 11–13 × 10^-6/°C, aluminium rond 23 × 10^-6/°C en koper ongeveer 16–17 × 10^-6/°C. Beton en glas variëren afhankelijk van soort; hout houdt ook vocht en hygroscopische factoren in, waardoor uitzetting sterk temperatuur- en vochtafhankelijk is.