Längenaus-dehnungs-koeffizient
Längenausdehnungskoeffizient CTE – eine Messgröße der Dilatometrie
Die Ausdehnungskoeffizienten (Längenausdehnung und Raumausdehnung) sind Stoffeigenschaften, die experimentell ermittelt und in der Maßeinheit mm/m*K angegeben werden.
Kelvin ist die Maßeinheit für die absolute Temperatur und für Differenzen von Temperaturen der Celsiusskala.
Lineare Ausdehungskoeffizient
Der lineare Ausdehnungskoeffizient gibt an, um welche Längendifferenz im Verhältnis zur gesamten Länge L, sich ein fester Körper bei einer Temperaturänderung von einem Kelvin verändert.
L0 ist die Probenlänge, ΔLT ist die Längenanderung bei der Temperatur TT
Die exakte Messung der Längenausdehnung wird mit einem Dilatometer durchgeführt. Die Proben werden in einem Ofen erhitzt. Der Temperaturverlauf folgt dabei einem genau vorbestimmten Programm, das die benötigte Aufheizgeschwindigkeit, erforderliche Temperaturhaltezeiten und definierte Abkühlungsvorgänge zulässt. Während dieses Prozesses wird die Probenabmessung laufend erfasst. Die unterschiedlichen Dilatometer der Linseis sind für spezielle Aufgaben optimiert und mit umfangreichen Auswertroutinen ausgestattet.
Raumausdehnungskoeffizient:
Der volumenspezifische Ausdehnungskoeffizient gibt an, um welchen Betrag im Verhältnis zum gesamten Volumen sich das Volumen eines Körpers bei einer Temperaturänderung von einem Kelvin vergrößert oder verkleinert.
Ausdehnung im täglichen Leben
Stoffe reagieren auf eine Temperaturänderung mit der Änderung ihres Volumens bzw. der Länge.
Das wirkt sich auf alle Bereiche der Technik aus. Im Bauwesen und im Straßen-, Brücken- und Schienenbau müssen Dehnungsfugen eingeplant werden, die die Längenausdehnung der Baustoffe aufnehmen.
In Rohrleitungen werden Dehnungsausgleicher in Form von eingebauten Rohrbögen vorgesehen. Freileitungen für die Energieversorgung müssen so ausgelegt werden, dass die Drähte im Winter nicht reißen und im Sommer ausreichend Abstand zum Erdboden haben.
Grundlage für die Berechnung dieser und vieler anderer Konstruktionen ist der thermische Längenausdehnungskoeffizient.
Bei der Lagerung von Flüssigkeiten muss ein vorgegebener maximaler Füllgrad eingehalten werden. Über dem Flüssigkeitsspiegel bleibt ein Raum frei, der die Volumenschwankungen aufnimmt. Die Berechnung derartiger Probleme nutzt den Volumenausdehnungskoeffizienten.
Die Begriffe leiten sich aus der Tatsache ab, dass sich die meisten Stoffe bei Erwärmung ausdehnen. Bei den wenigen Ausnahmen, in denen sich Stoffe bei Erwärmung zusammenziehen, sind die Werte der beiden Größen negativ.
Bei isotropen Stoffen, deren Eigenschaften unabhängig von der betrachteten Richtung sind, beträgt der Volumenausdehnungskoeffizient das Dreifache des Längenausdehnungskoeffizienten.
