在线热膨胀计算器

如何使用热膨胀计算器：

1. 选择单位（英制或公制）
2. 选择材料或手动输入线性热膨胀系数
3. 输入原始（初始）材料长度并输入温度变化
4. 单击“计算”按钮将提供长度更改

* 注：所采用的热膨胀系数高度依赖于初始温度，并且可能会发生重大变化。提供的大多数值适用于（25°C） 的温度。

什么是热膨胀？

热膨胀是指任何给定物质（气体，液体或固体）随着温度的变化而改变形状（体积，面积或长度）的方式。热膨胀是由颗粒根据不同温度在特定物质内膨胀或收缩引起的。

热膨胀有三种形式：

1. 线性热膨胀，当温度升高一度时，材料的单位长度增加的量称为线性膨胀系数。
2. 面积热膨胀，当温度升高一度时，材料的单位面积增加的量称为表面（面积）膨胀系数。
3. 体积热膨胀，当温度升高一度时，材料的单位体积增加的量称为立方膨胀系数。

线性热膨胀

我们可以清楚地看到，物体的长度取决于温度。如果我们加热或冷却它，长度会与原始长度成比例地变化，温度也会发生变化。

ΔL = α × L × ΔT

具有：

ΔL 是物体长度（英寸，米）的变化

α为线性膨胀系数 （1/°F， 1/°C）

L 是物体的原始长度（英寸，米）

ΔT是温度变化（°F，°C）。

示例 - 铝梁的膨胀

铝制结构设计用于 -30^oC 至 50^oC 的温度范围。如果在20^oC下组装时梁的长度为6 m - 则在最低温度下梁的最短最终长度-30^oC可以计算为

L₁ = (6 m) + (6 m) (0.000023 m/m^oC) ((-30 ^oC) - (20 ^oC))

      =  5.993 m

最大温度50^oC时光束的最长最终长度可以计算为

L₁ = (6 m) + (6 m) (0.000023 m/m^oC) ((50 ^oC) - (20 ^oC))

      =  6.004 m

线性热膨胀系数（CTE）取决于制造物体的材料。通常，线性热膨胀最适用于固体。CTE采用倒数温度单位（^K-1，°^F-1，°^C-1等），表示每单位长度每度的长度变化，例如，英寸/英寸/°F或毫米/毫米/°C。 页面底部的表格列出了转换系数。

当我们加热或冷却一个物体并且它没有膨胀或收缩的自由（即，它在两端固定）时，热应力可能足以造成损坏。孔将经历与其周围材料的膨胀或收缩相匹配。

在某些领域，热膨胀可能会给设计人员带来重大挑战，例如在建造航天器、飞机、建筑物或桥梁时，但它可以有积极的用途。

例：如果温度从25°C上升到75°C，则计算青铜棒的长度变化（L = 5m，α = 18 ×^10-6/°C）。

解决方案：上述公式提供的长度变化：

ΔL = 18 × ^10-6/°C × 5 × （75°C − 25°C）

ΔL = 0.0045 米。

 

换算系数
转换自	转换为	乘以
10-6/K	10-6/°华氏度	0.55556
10-6/°华氏度	10-6/K	1.8
10-6/°华氏度	10-6/°C	1.8
10-6/°里	10-6/K	1.8
10-6/°C	10-6/°华氏度	0.55556
10-6/°C	10-6/K	1
百分/°C	10-6/K	1
（微米/米）/°C	10-6/K	1
（微米/米）/°华氏度	10-6/K	1