熱縮配合原理

標題: 熱縮配合原理

更新日期: 2022-10-03

熱脹冷縮是指物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮的特性，其形狀、體積、密度可能因此改變。由於物體內的粒子的平均動能是溫度的遞增函數，當溫度上升時，粒子的振動幅度加大，令物體膨脹；但當溫度下降時，粒子的振動幅度便會減少，使物體收縮。

熱脹冷縮是一般物體的特性，但是也有反例：4度以下的水、銻、鉍、鎵和青銅等物質，在某些溫度範圍內受熱時收縮，遇冷時會膨脹，恰與一般物體特性相反。因此，水結冰時，冰是先在水面出現。由於鐵軌有熱脹冷縮的特性，因此鐵軌連結時須保持一定距離，避免軌道間互相擠壓導致變形。

每上升單位溫度的相對膨脹率（膨脹幅度與原大小之比）稱為熱膨脹係數（英語：coefficient of thermal expansion，簡稱CTE），數值越大代表熱膨脹效應越顯著。此系數亦會隨溫度改變。

熱膨脹係數是溫度每升高一個單位時，物體較原先膨脹的比率。由於物體的大小可以用一個方向的尺寸（長度）或體積衡量，實際應用中，有兩種主要的熱膨脹係數，分別是：

線性熱膨脹係數（coefficient of linear thermal expansion，簡稱CLTE，線脹係數）

{displaystyle alpha ={frac {1}{L}}cdot {frac {mathrm {d} L}{mathrm {d} T}}approx {frac {1}{L}}cdot {frac {Delta L}{Delta T}},}

常見固體的線性熱膨脹係數α

物質	10^-6/K @ 20 °C
鋁	23.2
鐵	12.2

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