Thermische Ausdehnung von Metallen
Die thermische Längenausdehnung wird berechnet mit: ΔL = α × L₀ × ΔT, wobei α der lineare Ausdehnungskoeffizient, L₀ die Ausgangslänge und ΔT die Temperaturdifferenz ist. Bei eingespannten Bauteilen entsteht eine thermische Spannung: σ = E × α × ΔT (E = Elastizitätsmodul). Diese Spannungen können zu Verformungen oder Brüchen führen und müssen in der Konstruktion berücksichtigt werden.
Häufig gestellte Fragen
Warum dehnt sich Metall bei Wärme aus? Bei steigender Temperatur schwingen die Atome stärker und nehmen mehr Raum ein. Dies führt zur messbaren Ausdehnung des Materials.
Wie viel dehnt sich ein Meter Stahl bei 80 °C aus? Ein Meter Baustahl dehnt sich bei 80 K Temperaturdifferenz um ca. 0,94 mm aus (α = 11,7 × 10⁻⁶ /K).
Wo ist thermische Ausdehnung relevant? Brücken, Schienen, Rohrleitungen, Maschinenteile und Gebäudekonstruktionen müssen thermische Ausdehnung durch Dehnungsfugen oder flexible Verbindungen berücksichtigen.
Welches Metall dehnt sich am stärksten aus? Zink (α ≈ 29 × 10⁻⁶) und Aluminium (α ≈ 23 × 10⁻⁶) dehnen sich deutlich stärker aus als Stahl (α ≈ 11,7 × 10⁻⁶).