Ausdehnungskoeffizient
Was ist der Ausdehnungskoeffizient?
Der Ausdehnungskoeffizient (auch: Wärmeausdehnungskoeffizient) α ist ein Kennwert, der das Verhalten eines Stoffes bezüglich Veränderungen seiner Abmessungen bei Temperaturveränderungen beschreibt.
Wenn zwischen Oktober und Mai die Grippewelle über die nördliche Erdhalbkugel hereinbricht, kommt es üblicherweise vermehrt zum Einsatz: das Fieberthermometer. Das Funktionsprinzip dieses Messgerätes ist simpel. Im Inneren eines Glaskolbens befindet sich ein Stoff (z.B. Quecksilber), der sich bei Wärme ausdehnt und dem Kranken das Signal gibt, sich lieber zuhause auszukurieren. Diese Längen- und Volumenänderung eines Körpers infolge der Temperaturänderung wird als Wärmeausdehnung bezeichnet.
Nicht nur Flüssigkeiten sind von diesem Phänomen betroffen, auch Gase und sogar Feststoffe dehnen sich bei Temperaturveränderungen aus. Dabei hängt es von den Eigenschaften des Stoffes ab, wie stark er von der Wärmeausdehnung betroffen ist. Hier kommt der Wärmeausdehnungskoeffizient α ins Spiel.
Längenausdehnungskoeffizient
Verändert sich die Länge eines Körper durch Temperatur kann mit Hilfe des Längenausdehnungskoeffizienten die Wärmeausdehung errechnet werden.
Die passende Formel dafür lautet:
Der Längenausdehnungskoeffizient gibt an, um welche Längendifferenz ΔL im Verhältnis zur Gesamtlänge L, sich ein fester Körper bei einer Temperaturänderung ΔT von genau einem Kelvin ändert.
Beispiele
Die untenstehende Tabelle beinhaltet die thermischen Ausdehnungskoeffizienten für unterschiedliche Materialien, darunter Stahl, Aluminium und Kunststoff.
Die Tabelle zeigt: Während der Wärmeausdehnungskoeffizient α für die meisten Stoffe positiv ausfällt, gibt es auch Materialien, bei denen das als Dichteanomalie bezeichnete Verhalten eines negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten beobachtet werden kann. Diese Stoffe verhalten sich äußerst kurios - sie ziehen sich bei Hitze zusammen und dehnen sich aus, sobald sie abgekühlt werden.
Weitere Informationen:
- Wie funktioniert eigentlich die Kompensation von Längenänderungen?
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