Uitzettingscoëfficiënt
Vaste stoffen zetten meestal uit bij verwarming en krimpen bij afkoeling. Deze reactie op temperatuursverandering wordt uitgedrukt als de thermische uitzettingscoëfficiënt.
De thermische uitzettingscoëfficiënt wordt gebruikt:
- in lineaire thermische uitzetting
- in oppervlakte thermische uitzetting
- in volumetrische thermische uitzetting
Deze kenmerken zijn nauw met elkaar verbonden. De volumetrische thermische uitzettingscoëfficiënt kan worden gemeten voor alle stoffen in gecondenseerde toestand (vloeistoffen en vaste stoffen). De lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt kan alleen worden gemeten in vaste toestand en is gebruikelijk in technische toepassingen.
Thermische uitzettingscoëfficiënten voor enkele veel voorkomende materialen
Met de uitzetting en inkrimping van materiaal moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van grote constructies, bij het gebruik van meetlint of kettingen om afstanden te meten voor landmetingen, bij het ontwerpen van mallen voor het gieten van warm materiaal, en bij andere technische toepassingen waarbij grote veranderingen in afmetingen ten gevolge van de temperatuur worden verwacht. Het bereik voor α is van 10-7 voor harde vaste stoffen tot 10-3 voor organische vloeistoffen. α varieert met de temperatuur en sommige materialen hebben een zeer grote variatie. Enkele waarden voor gewone materialen, gegeven in deeltjes per miljoen per graad Celsius: (OPMERKING: Dit kan ook in kelvin zijn aangezien de temperatuurveranderingen een 1:1 verhouding zijn)| lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt α | |
| materiaal | α in 10-6/K bij 20 °C |
| 60 | |
| BCB | 42 |
| Lead | 29 |
| Aluminium | 23 |
| 19 | |
| 17.3 | |
| Koper | 17 |
| Goud | 14 |
| Nikkel | 13 |
| 12 | |
| IJzer of Staal | 11.1 |
| 10.8 | |
| Platina | 9 |
| 8.5 | |
| GaAs | 5.8 |
| Indiumfosfide | 4.6 |
| Wolfraam | 4.5 |
| Glas, Pyrex | 3.3 |
| 3 | |
| Invar | 1.2 |
| 1 | |
| Kwarts, gesmolten | 0.59 |
Toepassingen
Voor toepassingen die gebruik maken van de thermische uitzetting, zie bi-metaal en kwikthermometer
Thermische uitzetting wordt ook gebruikt in mechanische toepassingen om onderdelen op elkaar te laten passen, bv. een bus kan over een as worden geschoven door de binnendiameter iets kleiner te maken dan de diameter van de as, de bus vervolgens te verhitten tot hij over de as past en hem te laten afkoelen nadat hij over de as is geschoven, waardoor een "krimppassing" wordt verkregen
Er bestaan legeringen met een zeer kleine CTE, die worden gebruikt in toepassingen waarbij zeer kleine veranderingen in fysische afmetingen over een temperatuurbereik vereist zijn. Een van deze legeringen is Invar 36, met een coëfficiënt in het bereik van 0,6x10-6. Deze legeringen zijn nuttig in lucht- en ruimtevaarttoepassingen waar grote temperatuurschommelingen kunnen voorkomen.
