Большая Энциклопедия Нефти и Газа. При нагревании металл расширяется или сжимается

Если металл расширяется при нагревании, как нагревается болт, ослабьте его?

Поскольку тепло не перемещается мгновенно, гайка будет расширяться больше, чем болт ... если вы все время правы ... что не является тривиальным. Для подшипника, а не гайки / болта, этот [индукционный] нагрев является промышленным методом удаления, как показано в этом видео, например, и тем более для прикрепления. В этом случае действие удаления происходит мгновенно, как только кольцо подшипника достаточно нагрето. Проблема с гайкой / болтом заключается в том, что много тепла может быть передано на болт, возможно, до того, как вы закончите удаление гайки. Цитируя от практикующего этого искусства «вы хотите нагреть гайку, а не болт».

Этот вопрос еще больше усугубляется тем фактом, что этого не существует. Вы можете видеть в этом другом видео, что гайка становится намного белее болта, а это значит, что при нагревании становится намного жарче. Захват заключается в том, что к тому времени, когда гайка будет удалена, больше не светится [в этом последнем видео], поэтому мы не можем визуально определить их температуру [разницу]. Однако воздух намного лучше изолятора, поэтому я подозреваю, что болт охлаждается быстрее, чем гайка, потому что он вступает в контакт с большим количеством металла, который действует как радиатор. Видео с тепловой камерой было бы определенным доказательством, но я не мог найти его. В описании этого последнего видео также говорится, что коррозионные связи ослабляются при нагревании, что вполне может быть правдой, но я не проверял науку на этом бит; это требование также предполагает, что эти связи не сразу восстанавливаются путем охлаждения.

И для сценария, изображенного в собственном ответе собеседника: на практике это не работает. Если вы посмотрите вторую половину этого получасового видео , чувак осторожно нагревает рамку вокруг самого болта, и это займет много времени, терпения и заботы, чтобы добиться успеха, когда «гайка» - большая деталь.

askentire.net

Тепловое расширение - металл - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тепловое расширение - металл

Cтраница 1

Тепловое расширение металла характеризуется коэффициентами линейного и объемного расширения металла. [1]

Тепловое расширение металла характеризуется коэффициентами линейного и объемного расширения металла. Коэффициент линейного расширения есть отношение приращения его длины при нагревании на 1 С к первоначальной длине. [2]

Согласование теплового расширения металла и эмали имеет большое техническое значение, поскольку оно определяет появление растягивающих или сжимающих напряжений в эмалевом покрытии. Температурные коэффициенты длины эмалей варьируются в зависимости от металла основы в широких пределах, но и между эмалями одного типа имеются существенные различия. [5]

Как учитывают тепловое расширение металлов при монтажных работах. [6]

Согласованность коэффициентов теплового расширения металла и стекла позволяет избежать образования в спае внутренних напряжений или, по крайней мере, ограничить величину этих напряжений величиной, не представляющей опасности для целостности спая. Это может быть выполнено с помощью как согласованных, так и несогласованных спаев. [7]

Независимо от теплового расширения металла при конструировании корпуса нужно учитывать ползучесть металла, вызывающую с течением времени существенные пластические деформации, а также явление роста чугуна, которое не позволяет применять чугун при определенных температурах. [8]

Коэффициенты сжимаемости и теплового расширения металлов, построенных по типу плотнейшей упаковки ( структурный тип меди иди магния), значительно меньше, чем в щелочных металлах, кристаллизующихся в структурном типе а-вольфрама. [9]

Неисправности, вызываемые тепловым расширением металла, проявляются только в начальный период эксплуатации систем в связи со значительными отклонениями фактических температур от расчетных, в результате которых наблюдается смещение трубопроводов или возникновение больших напряжений в них. [10]

При нагреве паропровода вследствие теплового расширения металла он удлиняется. Величина удлинения может быть оценена следующим образом: на каждые 100 С нагрева 1 м паропровода удлиняется на 1 2 мм. [11]

В реаультате различных коэффициентов теплового расширения металла и ржевчины последняя разрыхляется и отслаивается. Посге этого поверхность металла тщательно очищается и грунтуется, пока металл еще не успел остыть. Термический способ является самим производительным. Недостатком является возможная деформация металла, особенно в случае тонкостенных изделий. [12]

Благодаря действию FOB и тепловому расширению металла легко устраняется зазор между деталями. [14]

Проплавлением соединяемых кромок и тепловым расширением металла при его сжатии роликами зазоры между торцами завариваются. Накладка подается роликами из бухты симметрично оси стыка - Ширина роликов с цилиндрической поверхностью на 1 - 2 мм больше ширины накладки. [15]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Будет ли отверстие, разрезанное на металлический диск, расширяться или сжиматься при нагревании диска?

Хороший вопрос! Предполагая, что диск является однородным и изотропным (то же самое в разных направлениях), отверстие будет расширяться в том же соотношении, что и металл. Вы можете это видеть, потому что уравнение теплового расширения

d L = L α d T d L знак равно L α d T

применяется ко всем длинам, связанным с металлом, включая окружность отверстия, поскольку край отверстия выполнен из металла. И если окружность отверстия расширяется, то и диаметр.

Если у вас есть диск с разными областями, выполненными из разных металлов, или если металл, который составляет ваш диск, имеет анизотропную кристаллическую структуру (так, чтобы он расширялся по разным факторам в разных направлениях), тогда анализ более сложный , Но в обоих случаях я думаю, что дыра все равно будет увеличиваться, поскольку общее изменение размера все еще является расширением.

Для того, чтобы уменьшить отверстие, вам нужно будет использовать материал с отрицательным коэффициентом теплового расширения α < 0 α < 0 , что означает, что он становится меньше по мере повышения температуры. В этом случае весь диск будет сжиматься, когда он нагревается. В Википедии есть запись о таких материалах (h / t Кевин Рейд).

Mallik

Рассмотрим, что диск, изготовленный из изотропного материала, нагревается равномерно по его площади ... металл вблизи внешней окружности, пытается расширяться наружу из-за сопротивления со стороны соседних молекул со стороны диска. Аналогично, часть, которая находится вблизи внутренней окружности отверстия (вырезанной части), имеет тенденцию расширяться до ее свободной стороны и, таким образом, закрывает отверстие

celtschk

@Mallik: Но он также попытался бы расшириться вдоль кольца , и если он движется внутрь, у него будет еще меньше места. Поэтому он должен двигаться наружу, чтобы расширяться (при этом внешние части больше движутся наружу).

Žarko Tomičić

Так что давайте сделаем это shor и sweet ... все молекулы в нагретом диске должны теперь вибрировать больше, и поэтому они занимают больше места. Это справедливо для всех молекул и даже для тех, которые находятся на краю отверстия посередине. Так что, если дыра становится меньше молекул, приближайтесь ... и это невозможно ... И так дыра должна стать больше.

askentire.net

Расширение тел от нагревания

С давних времен человек научился пользоваться огнем: готовил пищу, отапливал помещения, расплавлял руду для получения металла.

Много позднее человек научился использовать теплоту для работы машин.

Нагревание придает телам некоторые новые свойства. Тела могут расширяться или сжиматься не только от растягивания и сдавливания, но также от нагревания или охлаждения. Наименьшее расширение замечается в телах твердых, наибольшее — в газах. Найдено, что при нагревании на 1° С каждый метр железа удлиняется на 0,012 мм, алюминия — на 0,024 мм. При нагревании на 1° С объем газа увеличивается на 1/273 объема, который газ имеет при 0°.

Как ни малы эти величины, однако они всегда учитываются в технике. Так, например, большие железнодорожные мосты закрепляют только с одного конца, а другой конец укладывают на катки. Посмотрите хотя бы на железнодорожные рельсы: всегда на месте соединения двух кусков оставляют промежуток.

Если рельсы поставить вплотную, то летом, в сильную жару, они удлинятся и могут лопнуть.

Благодаря одинаковому расширению железа и бетона стало возможным применять железобетонные постройки.

Устройство термометра также основано на тепловом расширении ртути или спирта.

Сделайте простую модель, наглядно показывающую влияние нагревания на металлы. Между двумя брусочками, жестко укрепленными на дощечке, натяните параллельно, на расстоянии 3 мм друг от друга, 2 медные или железные проволочки сечением в 0,2—0,3 мм (рис. 58). Из тонкой жести вырежьте стрелку длиною в 110—120 мм, которую устанавливайте горизонтально так, как показано на рисунке 58. Стоит только поднести спичку к проволочкам и прогреть их, как стрелка придет в движение, а при остывании вернется в первоначальное положение.

Сделайте из брусочков 2 стоечки на подставках. На верх стоек прибейте или приверните две металлические пластинки, края которых, обращенные друг к Другу, должны быть взаимно параллельны. Между пластинками надо сделать деревянную рейку. Расстояние между краями металлических пластинок должно быть таким, чтобы пятикопеечная монета туго, но проходила между ними (рис. 59).

Нагрейте монету и снова попробуйте ее пропустить между пластинками. У вас ничего не получится до тех пор, пока монета не остынет и не примет прежние размеры.

Еще проще можно проделать опыт при помощи двух гвоздей (рис. 59), забитых в дощечку. Расстояние между гвоздями должно равняться диаметру неразогретого пятачка.

www.hep.by

При нагревании металлов, жидкостей, газов объём их A) увеличивается, потому что вещества являются непрерывными, сплошны

Вещество состоит из атомов химических элементов или из их химических соединений - молекул. И те, и другие имеют в своем составе электроны, которые обращаются вокруг ядра или вокруг нескольких ядер химического соединения (молекулы) . Размер атома или молекулы определяется диаметром орбиты внешних электронов. Атомы или молекулы вещества имеют свои индивидуальные размеры и химический состав. Размеры атомов (молекул) вещества зависят от температуры. Сделаем оговорку, что при объяснении состояний вещества речь идёт о средних вероятностных значениях характеристик микрочастиц связанных с температурой. Тепловая энергия переносится фотонами инфракрасного диапазона. При нагревании вещества внешние электроны поглощают фотоны инфракрасного диапазона и перескакивают на соответствующую его энергии более дальнюю орбиту, увеличивая тем самым размер атомов (молекул) данного вещества. При остывании вещества внешние электроны излучают фотоны инфракрасного диапазона и перескакивают, соответственно, на внутреннюю орбиту, уменьшая размер атомов (молекул) данного вещества. Тепловая энергия поступает от нагревателя. Нагревателем может быть пламя огня, нагретый предмет, нагретый газ, инфракрасная лампа, Солнце и многое другое. Во всех этих случаях нагреватель излучает фотоны инфракрасного диапазона. Однако нагрев объекта начинается с поверхности или части поверхности. Затем с нагретой поверхности электроны переизлучают фотоны внутрь вещества объекта. Многократное переизлучение фотонов инфракрасного диапазона внутри вещества объекта является теплопроводностью. Изменение размеров атомов (молекул) в веществе является линейным или объёмным расширением. Для каждого вещества коэффициент линейного и объёмного расширения разный и зависит от химического элемента (точнее изотопа) или, если химическое соединение, то от его химического состава. При дальнейшем нагревании вещества размеры атомов (молекул) увеличиваются настолько, что молекулярное взаимодействие ослабевает и твёрдое вещество переходит в жидкое состояние. Таким образом, в результате нагревания твёрдых веществ: - увеличиваются размеры атомов (молекул) , из которых состоит вещество; - уменьшаются силы взаимодействия между атомами (молекулами) вещества; - изменяются физические свойства вещества, в частности уменьшается прочность кристаллических веществ. В жидкостях молекулярные силы ослаблены, по сравнению с твёрдыми веществами. Положение атомов (молекул) в жидкостях друг относительно друга изменяется. При нагревании жидкости также увеличиваются размеры атомов (молекул) , ослабляя молекулярное взаимодействие (вязкость) . Наиболее простым является газообразное состояние вещества. Газ можно представить себе в виде отдельных летающих по всем направлениям молекул. Согласно закону Авогадро при давлении 1атм. и температуре 20 градусов Цельсия, атомы и молекулы одного грамм-моля газа стараются заполнить объём 22,4 л. Это соответствует десятикратному расстоянию между молекулами, в сравнении с их размерами. При столкновении они ведут себя как упругие шарики. Среднее расстояние между молекулами газа при нормальном атмосферном давлении более чем в 10 раз превосходит диаметр самих молекул. На таких расстояниях молекулярное взаимодействие себя не проявляет.

touch.otvet.mail.ru

Новый материал сжимается при нагревании — Новости науки

Группа физиков из США под руководством Цимин Вана (Qiming Wang) из Университета Южной Калифорнии и Николаса Фана (Nicholas X. Fang) из Массачусетского технологического института продемонстрировала новый материал, обладающий весьма полезным для ряда областей техники свойством. Звездообразные объекты, размером около пяти миллиметров, при нагревании не расширяются, а сжимаются.

Хотя большинство тел увеличивает свой объем при повышении температуры, даже в природе существуют материалы, обладающие, как говорят физики, отрицательным коэффициентом теплового расширения. В очень узком диапазоне температур (от 0 до +3,984 °С) этим свойством обладает даже обычная вода.

«Звездочки» сделаны из двух материалов. Более жесткое вещество, содержащее медь, образует внешний каркас, а упругий полимер внутреннюю часть лучей. В результате, когда температура достигает 350 кельвинов (76,85 °С), «звездочка» начинает сжиматься. Причем степень ее сжатия можно регулировать, изменяя количество меди в материале (ученые изготовили образцы, содержащие 2%, 5% и 10% наночастиц меди).

В этом исследовании впервые были получены структуры миллиметрового масштаба, которые сжимаются при нагревании во всех трех измерениях. Предыдущие образцы демонстрировали это свойство только в двух измерениях. При использовании совместно с материалами, расширяющимися при нагревании, «звезды» могут найти широкое применение во всех ситуациях, когда требуется сохранение объема детали при широких колебаниях температуры. Это могут быть различные строительные конструкции, печатные платы в электронике, детали трубопроводов и космических аппаратов и даже зубные пломбы.

Об исследовании сообщает публикация в Physical Review LettersИсточник: polit.ru

sci-dig.ru

Почему при нагревании воздух расширяется, и почему при охлаждении сжимается?

Если воздух нагревать то его молекулы начинают двигаться с большей скоростью, что в свою очередь приводит к двум интересным фактам, использующимся в технике. Во-первых если ограничить нагретый воздух оболочкой способной растягиваться, то обладающие большей энергией молекула воздуха, или другого газа начинают усиленно бомбардировать эту преграду, давление воздуха с увеличением температуры увеличивается. Эластичная оболочка начинает растягиваться тем сильнее, чем выше температура воздуха. Но масса воздуха остается постоянной, зато объем он начинает занимать все больший. Следовательно уменьшается плотность воздуха и такой воздушный шарик получает возможность взлететь - он легче соответствующего объема окружающего воздуха и словно всплывает в более разряженные слои атмосферы. Ну а понижением температуры воздух сжимается, его молекулы становятся ленивыми и не отлетают далеко друг от друга, объем такого воздуха уменьшается а плотность увеличивается.

это к закону бойля-мариотта, типа физику учить надо: -)