热膨胀系数

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热膨胀系数Coefficient of thermal expansion,簡稱CTE)是指物质在热胀冷缩效应作用之下,几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。

实际应用中,有两种主要的热膨胀系数,分別是:

线性热膨胀系数(Coefficient of Linear Thermal Expansion,簡稱CLTE线胀系数):


\alpha = \frac{1}{L} \cdot \frac{\Delta L}{ \Delta T} \,

和体积热膨胀系数:


\gamma=\frac{1}{V_0}\left(\frac{\part V}{\part T} \right)_p \,

线胀系数是指固态物质当温度改变摄氏度1度时,其长度的变化和它在0℃时的长度的比值。各物体的线胀系数不同,一般金属的线胀系数约为10^{-6}度(摄氏)。

大多数情况之下,此系数为正值。也就是说温度升高体积扩大。但是也有例外,当在0到4摄氏度之间,会出现反膨胀。而一些陶瓷材料在温度升高情况下,几乎不发生几何特性变化,其热膨胀系数接近0。

例子[编辑]

气体为理想气体。

一些固体的线性热膨胀系数α
物质 α in 10-6m/mK 20 °C
23.2
纯铝 23.0
10.5
芳纶 -4.1
12.3
水泥 6 - 14
29.3
17.5
41.0
6.2
钻石 1.3
, 0 °C 51.0
12.2
6.0
玻璃(窗玻璃) 7.6
玻璃(工业玻璃) 4.5
玻璃(普通) 7.1
玻璃(Borsilikatglas, Duran, 派热克斯玻璃 3.25
玻璃(Quarzglas 0.5
玻璃陶瓷Zerodur < 0.1
14.2
花岗岩 3.0
石墨 2.0
灰铸铁 9.0
木头, Eiche 8.0
不变钢 1.7-2.0
6.5
食盐 40.0
碳纤维(HM 35 in Längsrichtung) -0.5
康铜 15.2
Kovar ~ 5
16.5
26.0
23.0
5.0
黄铜 18.4
5.2
新银 18.0
13.0
9.0
尼龙 120.0
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 85.0
聚氯乙烯(PVC) 80.0
瓷器 3.0
19.5
2.0
13.0
不锈钢 14.4-16.0
10.8
14.0
4.5
36.0
26.7
2.5
 
一些液体的体积热膨胀系数γ
物质 γ in 10-3m/mK 20 °C
酒精乙醇 1.10
丙酮 1.43
汽油 1.06
1.23
氯仿三氯甲烷 1.28
果酸 1.07
乙醚 1.62
乙酸乙酯 1.38
甘油(Propantriol) 0.49
甲醇 1.10
礦物油液壓油 0.70
石蜡 0.76
煤油 0.96
水银 0.18
松节油 1.00
四氯化碳 1.22
甲苯 1.12
0.21