UTILS.
%100 tarayıcıda
🌡️

Isıl Genleşme Hesaplayıcı

Bir malzemenin sıcaklık değişiminden doğrusal, alansal ve hacimsel ısıl genleşmesini, ayrıca kısıtlanmış ısıl gerilmeyi bir malzeme tablosuyla hesaplayın.

Bir malzeme, boyut tipi ve sıcaklık değişimi seçin. Kısıtlanmış ısıl gerilme için bir elastik modül ekleyin.

Bu araç hakkında

Isıl Genleşme Hesaplayıcı, bir parçanın sıcaklık değişimiyle ne kadar büyüyüp küçüldüğünü ve isteğe bağlı olarak parça rijit biçimde tutulup genleşemediğinde biriken gerilmeyi hesaplar. Bir malzeme seçin — ya da özel bir katsayı yazın — bir uzunluk, alan veya hacim genleştirip genleştirmediğinizi seçin, orijinal boyutu ve sıcaklık değişimini girin, boyutsal değişimi ve yeni boyutu verir. Tamamen tarayıcınızda çalışır.

Doğrusal genleşme ΔL = α·L₀·ΔT'yi izler ve yeni uzunluk L₀·(1 + α·ΔT) verir; α doğrusal ısıl genleşme katsayısıdır. Alan genleşmesi yaklaşık 2α ve hacimsel genleşme 3α kullanır, dolayısıyla araç, seçtiğiniz boyut tipi için doğrusal gerinmeyi 1, 2 veya 3 ile çarpar. Yerleşik katsayılar °C başına 10⁻⁶ birimindedir: çelik 12, dökme demir 11, paslanmaz 17, alüminyum 23, bakır 17, pirinç 19, titanyum 8,6, beton 12, cam 9 ve PVC 50. Sıcaklık değişimi °C veya °F cinsinden girilebilir (bir °F deltası 5/9 ile ölçeklenir). Bir elastik modül verirseniz, tam kısıtlanmış ısıl gerilme σ = E·α·ΔT, MPa ve psi cinsinden raporlanır.

Örnek olarak, 80 °C ısıtılan 1000 mm'lik çelik bir çubuk 12 × 10⁻⁶ × 1000 × 80 = 0,96 mm genleşir ve 1000,96 mm'ye ulaşır. Aynı çubuk büyüyemeyecek şekilde rijit biçimde kelepçelenseydi, E = 200 GPa ile basınç ısıl gerilmesi 200.000 × 12 × 10⁻⁶ × 80 ≈ 192 MPa olurdu — bu yüzden köprüler, raylar ve borular tam olarak bu gerilmeyi hafifletmek için genleşme derzleri ve kıvrımlarına ihtiyaç duyar.

Sık sorulan sorular

Isıl genleşme nasıl hesaplanır?
Doğrusal değişim ΔL = α·L₀·ΔT'dir; α ısıl genleşme katsayısı, L₀ orijinal uzunluk ve ΔT sıcaklık değişimidir. Alan değişimi 2α ve hacim değişimi 3α kullanır, çünkü genleşme iki veya üç boyutun her biri boyunca gerçekleşir.
Alan genleşmesi neden 2α ve hacim 3α?
Her doğrusal boyut (1 + αΔT) katıyla büyür. Bir alan çarpılan iki boyuttur, dolayısıyla birinci mertebeden yaklaşık (1 + 2αΔT) katıyla büyür; bir hacim üç boyuttur ve yaklaşık (1 + 3αΔT) katıyla büyür. Küçük yüksek-mertebe terimleri sıradan sıcaklık değişimleri için ihmal edilebilir.
Kısıtlanmış ısıl gerilme nedir?
Bir parça ısıtılıp genleşmesi rijit biçimde engellenirse, alacağı gerinme bunun yerine elastik gerilme olur: σ = E·α·ΔT, burada E elastik modüldür. Kısıtlanmış bir parçayı ısıtmak onu basınca sokar; soğutmak onu çekmeye sokar. Genleşme derzleri bu yüzden vardır.
Bu Fahrenheit ile çalışır mı?
Evet. Sıcaklık değişimini girin ve °C veya °F seçin. Katsayılar °C başına olduğu için, °F cinsinden ifade edilen bir değişim kullanılmadan önce 5/9 ile ölçeklenir. Mutlak sıcaklığın değil, sıcaklık farkının önemli olduğunu unutmayın, dolayısıyla sıcaklığın ne kadar yükseldiğini veya düştüğünü girin.

Daha fazla araç