🔬 열팽창 계산기

열팽창은 온도 변화에 대응하여 재료의 크기가 변하는 성질입니다. 선팽창 공식 ΔL = α × L₀ × ΔT는 길이 변화를 제공합니다. 여기서 α는 선팽창계수(1/°C), L₀는 원래 길이(m), ΔT는 온도 변화(°C 또는 K)입니다. 체적 팽창은 ΔV = β × V₀ × ΔT를 사용하며, 등방성 고체에서 β ≈ 3α입니다.

여름철 팽창을 방지하는 철도의 틈새부터 온도계에서 올라가는 수은까지, 열팽창은 일상생활과 공학 전반에 나타납니다.

이 계산기는 ΔL = α × L₀ × ΔT를 사용합니다. 계수 α는 재료별로 다르며, 같은 온도 변화에 대해 금속은 유리나 세라믹보다 더 많이 팽창합니다.

1. 선팽창계수(α)를 1/°C로 입력합니다.
2. 원래 길이(L₀)를 미터로 입력합니다.
3. 온도 변화(ΔT)를 °C로 입력합니다.
4. 계산을 클릭하여 길이 변화(ΔL)와 최종 길이를 구합니다.

열팽창계수란 무엇입니까?

재료별 상수(α)로, 온도 1도당 재료가 얼마나 팽창하는지를 정량화합니다. 일반적인 값은 알루미늄 23×10⁻⁶/°C, 강철 12×10⁻⁶/°C, 유리 9×10⁻⁶/°C, 인바 1.2×10⁻⁶/°C입니다.

교량에 신축 이음매가 있는 이유는?

100 m 강철 교량이 40°C 가열되면 4.8 cm 팽창합니다. 신축 이음매가 없다면 이 힘이 구조물을 뒤틀거나 균열시킬 수 있습니다. 이음매가 팽창과 수축을 안전하게 흡수합니다.

선팽창과 체적 팽창의 차이는?

선팽창(ΔL = αL₀ΔT)은 1차원에 적용됩니다. 체적 팽창(ΔV = βV₀ΔT)은 3차원에 적용됩니다. 등방성 고체에서 β ≈ 3α입니다. 액체와 기체는 체적 계수만 가집니다.

물은 가열하면 팽창합니까?

네. 단, 0°C와 4°C 사이에서는 예외로, 이 범위에서 물은 가열하면 수축합니다(비정상 거동). 4°C 이상에서는 물이 정상적으로 팽창합니다. 이 비정상성이 호수가 위에서부터 어는 이유이며 수생 생물이 겨울을 survive할 수 있는 이유입니다.

가장 적게 팽창하는 재료는?

인바(니켈-철 합금, α = 1.2×10⁻⁶/°C)는 최소한의 팽창을 위해 설계되었습니다. 석영 유리(α = 0.55×10⁻⁶/°C)와 제로두어(망원경 거울에 사용)는 더 안정적입니다. 이 재료들은 정밀 기기와 시계에 사용됩니다.

선팽창계수와 체적 팽창계수 간 변환은 어떻게 합니까?

등방성 고체의 경우 β = 3α입니다. 예를 들어 강철의 α = 12×10⁻⁶/°C이면 β = 36×10⁻⁶/°C입니다. 이 근사는 나무나 복합재료 같은 비등방성 재료에서는 성립하지 않습니다. 방향에 따라 팽창이 다릅니다.

길이에는 미터를, 온도에는 °C(또는 K)를 사용하십시오. 계수 α의 단위는 1/°C이며 1/K과 같습니다. 음의 ΔT는 팽창이 아닌 수축을 의미합니다. 고체의 체적 팽창에서 β ≈ 3α입니다. 액체에는 체적 팽창계수를 직접 사용하십시오(20°C 물: β ≈ 207 × 10⁻⁶ /°C). 정밀 엔지니어링에서 인바는 거의 0에 가까운 팽창률 때문에 선택됩니다. 교량과 철도의 신축 이음매는 열팽창을 수용하기 위해 존재합니다.