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La expansión térmica en la longitud

Las sustancias reaccionan a un cambio de temperatura con el cambio de su volumen. Esto afecta a todas las áreas de la tecnología. En la construcción y en la construcción de carreteras, puentes y ferrocarriles deben planificarse juntas de expansión que absorban la expansión longitudinal de los materiales de construcción. En las tuberías se proporcionan compensadores de expansión en forma de codos de tubería incorporados. Las líneas aéreas para el suministro de energía deben ser diseñadas de tal manera que los cables no se rompan en invierno y tengan suficiente distancia al suelo en verano. El base para el cálculo de estas y muchas otras construcciones is the thermal coefficient of linear expansion.

Cuando se almacenan líquidos, debe observarse un nivel máximo de llenado especificado. Por encima del nivel de líquido queda un espacio libre, que absorbe las fluctuaciones de volumen. El cálculo de tales problemas utiliza el coeficiente de expansión del volumen.
Los términos se derivan del hecho de que la mayoría de las sustancias se expanden cuando se calientan. Con las pocas excepciones en que las sustancias se contraen al ser calentadas, los valores de los dos tamaños son negativos. En el caso de las sustancias isótropas cuyas propiedades son independientes de la dirección considerada, el coeficiente de expansión del volumen es tres veces el coeficiente de expansión lineal.

Los coeficientes de expansión son propiedades de los materiales. Se determinan experimentalmente y se dan en unidades de medida divididas por Kelvin [1/K]. El Kelvin es la unidad de medida de la temperatura absoluta y de las diferencias de temperatura en la escala Celsius.

La medición exacta de la expansión lineal se lleva a cabo con un dilatómetro. Las muestras se calientan en un horno. El perfil de temperatura sigue un programa precisamente predeterminado, que permite la tasa de calentamiento requerida, los tiempos de mantenimiento de temperatura requeridos y los procesos de enfriamiento definidos. Durante este proceso se registra continuamente el tamaño de la muestra. Los diferentes dilatómetros de la Linseis están optimizados para tareas especiales y están equipados con amplias rutinas de evaluación.

Aplicaciones que determinan el CTE

Aplicación: Cerámica de vidrio

Aplicación de Linseis midiendo el CET en vitrocerámica

El método dilatométrico es un excelente método para determinar la expansión térmica (CET) y el punto de ablandamiento de los materiales de vitrocerámica. Además de la expansión absoluta y el coeficiente de expansión (CTE) se puede encontrar la primera derivada de la expansión absoluta. Cuando la primera derivada pasa por cero se puede determinar el máximo de la expansión térmica y por lo tanto el punto de ablandamiento del material.

Aplicación: Hierro

Aplicación de Linseis midiendo el CET del hierro

Se evalúa la expansión térmica lineal (ΔL) y el CTE de la muestra de hierro bajo la atmósfera de argón. La tasa de calentamiento fue de 5K/min. Después de 736,3°C (temperatura máxima del CTE) se detectó una contracción, que se debe a un cambio en la estructura atómica, conocido como el punto de curie. La diferencia entre el resultado medido y el de la literatura puede atribuirse a la contaminación de la muestra.