Однако если материал становится теплее или холоднее, он может расширяться или сжиматься, изменяя свой размер и/или форму. Это явление известно как тепловое расширение. Коэффициент теплового расширения — это то, что часто упоминается, когда мы говорим о тепловом расширении. Это уникальное число, которое сообщает нам, насколько материал расширится (т. е. увеличится в размере) или сожмется (т. е. уменьшится в размере) при изменении температуры. Большие коэффициенты указывают на то, что материал расширяется больше, чем при малых коэффициентах. Это ключевая концепция на практике — особенно когда вы имеете дело с несколькими материалами.
Некоторые материалы, особенно те, которые демонстрируют высокий коэффициент температурного расширения, склонны изменять форму при изменении температуры. Это означает, что эти материалы при нагревании болта могут скручиваться в круговой сегмент или в конечном итоге растягиваться, напоминая полимеры с эффектом памяти. Если мы полагаемся на то, что эти материалы сохранят эту форму, то это огромная проблема. Допустим, у нас есть мост, построенный из материала с высоким коэффициентом температурного расширения. По мере того, как эта температура повышается и мост нагревается, то он будет подвергаться, по сути, изгибу/изменению под воздействием температуры. Теперь, если это объездной мост, то эти ребята увеличили расстояние вокруг поездки настолько, что это подвергает опасности любого человека, едущего по этому мосту. любой мост, который не идет по прямой, не достоин того, чтобы по нему ехать.
При повышении температуры материалы имеют тенденцию расширяться больше. Это касается всех материалов, однако в большей степени материалов с высоким коэффициентом теплового расширения. Теперь подумайте об этом: когда мы нагреваем материал с высоким коэффициентом теплового расширения, он расширится гораздо больше, чем когда мы нагреваем материал с низким коэффициентом. Это особенно важно, когда мы выбираем материалы для различных применений. Если нам нужен материал, который не деформируется слишком сильно при высокой температуре, мы должны выбрать материал с низким коэффициентом теплового расширения. Таким образом, вы можете быть уверены, что выбранная вами ткань прочная и сохранит свою структуру.
Итак, если мы нагреваем материал, его основные части — молекулы — становятся гораздо более динамичными по сравнению с охлаждением. Это дополнительное движение может нарушить межмолекулярные силы и повредить общей прочности материала. Это особенно касается материалов с большими коэффициентами теплового расширения. Когда эти материалы нагреваются, связи, удерживающие молекулы вместе, начинают гораздо легче рваться, что сильно ослабляет материал. Это серьезная проблема, когда мы хотим, чтобы наш материал был жестким и прочным для какой-то цели.
Короче говоря, в экстремальной жаре или экстремальном холоде сильно термически расширяющиеся вещи не так уж хороши. Пример: Его преимущество в том, что если у нас есть материал с высоким коэффициентом в очень холодной среде, он сильно сожмется. Однако если мы поместим тот же материал в чрезвычайно высокую температуру, он значительно расширится. Так что это означает, что материал может дестабилизироваться и деформироваться способами, которых мы не ожидаем. Выбор правильного материала для поставленной задачи имеет первостепенное значение относительно внешних температур, в которых мы можем работать. Чтобы знать, как этот материал будет по-разному взаимодействовать с этими условиями, мы должны быть намеренными в отношении того, как они собраны.
Сложно проектировать изделия из материалов с более высокими коэффициентами теплового расширения. Мы должны гарантировать, что материал будет сохранять свою форму и не деформироваться при высоких или низких температурах. И мы должны убедиться, что материал достаточно прочен для того, что мы хотим с ним делать. Это может быть реализовано с использованием большего количества упомянутого материала, чем если бы мы имели дело с материалом с низким коэффициентом теплового расширения. Увеличение используемого материала, естественно, приведет к более тяжелому и, следовательно, более дорогостоящему конечному продукту. Другим аспектом, который может усложнить ситуацию, является использование специальных типов производственных стандартов для правильной формы материала. Это должно помочь гарантировать, что он не будет деформироваться или разрушаться под воздействием тепла.