Однак, якщо матеріал стає гарячішим або холоднішим, він може розширюватися або стискатися, змінюючи свій розмір і/або форму. Це явище відоме як теплове розширення. Коефіцієнт теплового розширення - це те, що часто згадується, коли ми говоримо про теплове розширення. Це унікальне число, яке говорить нам, наскільки матеріал буде розширюватися (означає збільшення розміру) або стискатися (означає зменшення розміру) при зміні температури. Більші коефіцієнти вказують на те, що матеріал збільшується більше, ніж з малими коефіцієнтами. Це ключова концепція на практиці, особливо коли ви маєте справу з кількома матеріалами.
Певні матеріали, особливо ті, що демонструють високий коефіцієнт температурного розширення, схильні до зміни форми зі зміною температури. Це означає, що ці матеріали, коли болт нагріється, можуть скручуватися в круговий сегмент або з часом втратити форму, нагадуючи полімери пам’яті. Якщо ми покладаємося на те, що ці матеріали залишаться в такому вигляді, то це величезна проблема. Припустимо, у нас є міст, побудований з матеріалу, який має високий коефіцієнт теплового розширення. Коли ця температура підвищується і міст нагрівається, він, в основному, піддаватиметься вигину/морфінгу з температурою. Тепер, якщо це об’їзний міст, тоді ці хлопці збільшили відстань навколо поїздки настільки, що це ставить під загрозу будь-яку людину, яка їде цим мостом. будь-який міст, шлях якого не прямий, не вартий того, щоб ним їздити.
З підвищенням температури матеріали мають тенденцію до більшого розширення. Це стосується всіх матеріалів, але ще більше стосується матеріалів з високим коефіцієнтом теплового розширення. Тепер подумайте про це: коли ми нагріваємо матеріал із високим коефіцієнтом теплового розширення, він розширюватиметься набагато більше, ніж коли ми нагріваємо матеріал із низьким коефіцієнтом. Це особливо високо в списку, коли ми вибираємо матеріали для різних застосувань. Якщо ми хочемо, щоб матеріал не деформувався надто сильно при високій температурі, ми повинні вибрати матеріал з низьким коефіцієнтом теплового розширення. Таким чином, ви можете бути впевнені, що вибрана тканина є міцною та збереже свою структуру.
Отже, якщо ми нагріваємо матеріал, його основні частини — молекули — стають набагато більш динамічними порівняно з охолодженням. Цей додатковий рух може порушити міжмолекулярні сили та пошкодити загальну міцність матеріалу. Особливо це стосується матеріалів з великим коефіцієнтом теплового розширення. Коли ці матеріали нагріваються, зв’язки, які утримують молекули разом, починають руйнуватися набагато легше, що значно послаблює матеріал. Це викликає серйозне занепокоєння, коли ми хочемо, щоб наш матеріал був жорстким і надійним для певної мети.
Коротше кажучи, у сильну спеку чи сильний холод речі, які сильно термічно розширюються, не такі хороші. Приклад: його край: якщо у нас є матеріал з високим коефіцієнтом у дуже холодному середовищі, він сильно стиснеться. Однак якщо ми поміщаємо той самий матеріал у надзвичайно високу температуру, він значно розширюється. Отже, це означає, що матеріал може дестабілізуватись і деформуватися способами, яких ми не очікуємо. Вибір правильного матеріалу для поставленого завдання є надзвичайно важливим щодо зовнішніх температур, у яких ми можемо працювати. Щоб знати, як цей матеріал по-різному взаємодіятиме з цими умовами, ми маємо чітко визначити, як вони поєднані.
Складно створювати продукти з матеріалів, які мають більш високий коефіцієнт теплового розширення. Ми повинні переконатися, що матеріал буде тримати форму і не деформуватися під впливом високих або низьких температур. І ми повинні переконатися, що матеріал достатньо міцний для того, що ми хочемо з ним робити. Це можна реалізувати за допомогою більшої кількості згаданого матеріалу, ніж якби ми мали справу з матеріалом з низьким коефіцієнтом теплового розширення матеріалу. Збільшення використовуваного матеріалу природно призведе до важчого і, отже, дорожчого кінцевого продукту. Іншим аспектом, який може ускладнити ситуацію, є використання спеціальних типів виробничих стандартів для формування правильного матеріалу. Це допоможе гарантувати, що він не деформується та не прорветься через тепло.