با این حال، اگر مواد گرمتر یا سردتر شوند، ممکن است منبسط یا منقبض شوند و اندازه و/یا شکل آن تغییر کند. این پدیده به عنوان انبساط حرارتی شناخته می شود. ضریب انبساط حرارتی چیزی است که اغلب وقتی در مورد انبساط حرارتی صحبت می کنیم به آن اشاره می شود. این عدد منحصربهفردی است که به ما میگوید با تغییر دما یک ماده چقدر منبسط میشود (به معنی افزایش اندازه) یا منقبض (به معنی کاهش اندازه). ضرایب بزرگتر نشان می دهد که مواد بیشتر از ضرایب کوچک بزرگ می شوند. این یک مفهوم کلیدی در عمل است - به خصوص زمانی که با چندین ماده سروکار دارید.
برخی از مواد، به ویژه آنهایی که دارای ضریب انبساط در دمای بالا هستند، ممکن است با تغییر دما دچار تغییر شکل شوند. این نشان میدهد که این مواد، وقتی پیچ و مهره گرم میشوند، میتوانند در یک بخش دایرهای بپیچند، یا در نهایت از شکل خارج شوند، که یادآور پلیمرهای حافظهدار است. اگر ما به این مواد تکیه کنیم تا به این شکل باقی بمانند، این یک مسئله بزرگ است. فرض کنید پلی داریم که از ماده ای ساخته شده است که ضریب انبساط حرارتی بالایی دارد. همانطور که این دما افزایش می یابد و پل گرم می شود، اساساً با دما خم می شود / تغییر شکل می دهد. حالا اگر این یک پل کنارگذر است، پس این افراد مسافت اطراف سفر را به قدری افزایش داده اند که هر شخصی را که روی آن پل رانندگی می کند به خطر می اندازد. هر پلی که مستقیماً از مسیر مستقیم عبور نکند، شایسته رانندگی بر روی آن نیست.
با افزایش دما، مواد تمایل به انبساط بیشتری دارند. این مورد در مورد همه مواد است، اما در مورد موادی که ضریب انبساط حرارتی بالایی دارند، حتی بیشتر از آن. اکنون این را در نظر بگیرید: وقتی ماده ای را با ضریب انبساط حرارتی بالا گرم می کنیم، نسبت به زمانی که ماده ای با ضریب انبساط کم را گرم می کنیم، بسیار بیشتر منبسط می شود. این به ویژه هنگامی که ما در حال انتخاب مواد برای کاربردهای مختلف هستیم، در لیست بالایی قرار دارد. اگر ماده ای می خواهیم که در دمای بالا زیاد تغییر شکل ندهد، باید ماده ای با ضریب انبساط حرارتی پایین انتخاب کنیم. به این ترتیب، می توانید مطمئن باشید که پارچه انتخابی است که مستحکم است و ساختار خود را حفظ می کند.
بنابراین، اگر مادهای را گرم کنیم، بخشهای اصلی آن - مولکولها - در مقایسه با خنککردن بسیار پویاتر میشوند. این حرکت اضافی می تواند نیروهای بین مولکولی را مختل کند و به استحکام کلی ماده آسیب برساند. این امر به ویژه در مورد موادی با ضریب انبساط حرارتی بالا صادق است. وقتی این مواد گرم میشوند، پیوندهایی که مولکولها را در کنار هم نگه میدارند، خیلی راحتتر شروع به شکستن میکنند، که باعث ضعیف شدن مواد میشود. این یک نگرانی جدی است زمانی که ما می خواهیم مواد ما برای اهدافی سفت و محکم و محکم باشد.
به طور خلاصه، در گرمای شدید یا سرمای شدید، چیزهایی با قابلیت انبساط حرارتی بالا چندان خوب نیستند. مثال: لبه آن این است که اگر ماده ای با ضریب بالا در محیط بسیار سرد داشته باشیم، بسیار منقبض می شود. با این حال، اگر همان ماده را در دمای بسیار بالا قرار دهیم، به طور قابل توجهی منبسط می شود. بنابراین منظور این است که این ماده می تواند به روشی که ما پیش بینی نمی کنیم بی ثبات شود و تغییر شکل دهد. انتخاب ماده مناسب برای کار در دست، نسبت به دمای خارجی که ممکن است در آن کار کنیم، از اهمیت بالایی برخوردار است. برای اینکه بدانیم چگونه این ماده با این شرایط تعامل متفاوتی خواهد داشت، باید در مورد نحوه چیدمان آنها آگاه باشیم.
طراحی محصولات با موادی که ضریب انبساط حرارتی بالاتری دارند مشکل است. ما باید اطمینان حاصل کنیم که مواد شکل خود را حفظ می کنند و با دماهای بالا یا پایین تغییر شکل نمی دهند. و ما باید مطمئن شویم که مواد به اندازه کافی برای کاری که می خواهیم با آن انجام دهیم قوی است. این ممکن است با استفاده از مقدار بیشتری از مواد ذکر شده در مقایسه با ماده ای با ضریب انبساط حرارتی پایین ماده محقق شود. افزایش در مواد مورد استفاده به طور طبیعی منجر به یک محصول نهایی سنگین تر و در نتیجه گران تر می شود. جنبه دیگری که می تواند کارها را پیچیده کند، استفاده از انواع خاصی از استانداردهای ساخت برای شکل دادن به مواد است. این برای کمک به تضمین عدم تاب برداشتن یا شکستن گرما است.