معامل التمدد الحراري: المعادن، والسبائك، والمواد الشائعة
الشكل 1. الجدول الدوري [1]
معامل التمدد الحراري للمعادن والسبائك
|
المعادن |
التمدد الحراري |
|
نحاس أدميرالتي |
11.2 |
|
3 |
|
|
13.1 |
|
|
برونز الألومنيوم |
9.0 |
|
الأنتيمون |
5 |
|
الباريوم |
11.4 |
|
6.7 |
|
|
البريليوم النحاس |
9.3 |
|
7.2 |
|
|
النحاس الأصفر |
10.4 |
|
برونز |
10 |
|
كالسيوم |
12.4 |
|
حديد مصبوب، رمادي |
5.8 |
|
فولاذ مصبوب، 3% ج |
7.0 |
|
2.9 |
|
|
3.3 |
|
|
6.7 |
|
|
9.8 |
|
|
سبيكة نحاس-قاعدة نحاس - برونز المنغنيز |
11.8 |
|
سبيكة نحاس-قاعدة نحاس - نيكل-فضة |
9.0 |
|
كوبرونيكل |
9.0 |
|
6.8 |
|
|
19.4 |
|
|
5 |
|
|
الجرمانيوم |
3.4 |
|
7.9 |
|
|
3.3 |
|
|
هاستيلوي سي |
5.3 |
|
6.4 |
|
|
8.0 |
|
|
18.3 |
|
|
إنفار |
0.67 |
|
3.3 |
|
|
حديد، عقدي لؤلؤي لؤلؤي |
6.5 |
|
حديد، نقي |
6.8 |
|
15.1 |
|
|
15.6 |
|
|
14 |
|
|
12 |
|
|
برونز المنجنيز |
11.8 |
|
الفولاذ الطري |
5.9 |
|
3.0 |
|
|
مونيل |
7.8 |
|
5.3 |
|
|
7.2 |
|
|
نيكل مشغول |
7.4 |
|
3.9 |
|
|
نحاس أحمر |
10.4 |
|
الأوزميوم |
2.8 |
|
5 |
|
|
بلوتونيوم |
19.84 |
|
بوتاسيوم |
46 |
|
4.4 |
|
|
21 |
|
|
11 |
|
|
39 |
|
|
الفولاذ المقاوم للصدأ |
9.4 |
|
3.6 |
|
|
الثوريوم |
6.7 |
|
5.7 |
|
|
12.8 |
|
|
4.8 |
|
|
2.5 |
|
|
اليورانيوم |
7.4 |
|
4.4 |
|
|
14.6 |
|
|
19 |
|
|
3.2 |
معامل التمدد الحراري للمواد الشائعة
|
المنتج |
التمدد في درجة الحرارة |
|
البلاستيك الحراري ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين) |
72 - 108 |
|
ABS - الألياف الزجاجية المقواة بالألياف الزجاجية |
31 |
|
أسيتال - مقوى بالألياف الزجاجية |
39 |
|
الأسيتال |
85 - 110 |
|
الأكريليك |
68 - 75 |
|
العنبر |
50 - 60 |
|
زرنيخ |
4.7 |
|
باكليت، مبيض |
22 |
|
فريت الباريوم |
10 |
|
بنزوسيكلوبوتين |
42 |
|
نحاس |
18 - 19 |
|
طوب البناء |
5 |
|
برونز |
17.5 - 18 |
|
كاوتشوك |
66 - 69 |
|
حديد مصبوب رمادي |
10.8 |
|
سليلويد |
100 |
|
أسيتات السليلوز (CA) |
130 |
|
أسيتات أسيتات السليولوز البوتينات (CAB) |
96 - 171 |
|
نترات السليولوز (CN) |
80 - 120 |
|
بولي فينيل كلوريد الكلوريد المكلور (CPVC) |
63 - 66 |
|
الكروم |
6 - 7 |
|
هيكل البلاط الطيني |
5.9 |
|
خرسانة |
13 - 14 |
|
هيكل خرساني |
9.8 |
|
إيبونيت |
70 |
|
إيبوكسي - مقوى بالألياف الزجاجية |
36 |
|
إيبوكسي، راتنجات ومركبات مصبوبة، غير مملوءة |
45 - 65 |
|
إيثيلين إيثيل أكريليت الإيثيلين (EEA) |
205 |
|
أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA) |
180 |
|
فلورو إيثيلين البروبيلين (FEP) |
135 |
|
الفلورسبار، CaF2 |
19.5 |
|
زجاج، صلب |
5.9 |
|
زجاج، صفيحة |
9.0 |
|
زجاج، بيركس |
4.0 |
|
جرانيت |
7.9 - 8.4 |
|
جرافيت، نقي (كربون) |
4 -8 |
|
جونميتال |
18 |
|
ثلج،ماء0 درجة مئوية |
51 |
|
إنكونيل |
11.5 - 12.6 |
|
الحجر الجيري |
8 |
|
الماكور |
9.3 |
|
رخام |
5.5 - 14.1 |
|
البناء والطوب |
4.7 - 9.0 |
|
ميكا |
3 |
|
معدن المونيل |
13.5 |
|
هاون |
7.3 - 13.5 |
|
نايلون، للأغراض العامة |
50 - 90 |
|
نايلون، مقوى بالألياف الزجاجية |
23 |
|
برونز فوسفوري |
16.7 |
|
جص |
17 |
|
بلاستيك |
40 - 120 |
|
البولي كربونات - المقوى بالألياف الزجاجية |
21.5 |
|
بوليستر |
124 |
|
بوليستر - مقوى بالألياف الزجاجية |
25 |
|
بولي إيثيلين (PE) |
108 - 200 |
|
البولي إيثيلين (PE) - الوزن الجزيئي العالي |
108 |
|
البولي إيثيلين تيريفثالات البولي إيثيلين (PET) |
59.4 |
|
بولي بروبيلين (PP)، غير مملوء |
72 - 90 |
|
بولي بروبيلين - مقوى بالألياف الزجاجية |
32 |
|
بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE) |
112 - 135 |
|
كلوريد البوليفينيل (PVC) |
54 - 110 |
|
البورسلين، صناعي |
4 |
|
كوارتز، منصهر |
0.55 |
|
كوارتز، معدني |
8 - 14 |
|
حجر رملي |
11.6 |
|
ياقوت |
5.3 |
|
شمع |
2 - 15 |
|
أواني ويدجوود |
8.9 |
|
الخشب، عرضياً (عمودياً) على الحبيبات |
30 |
|
خشب التنوب |
3.7 |
|
خشب، موازٍ للحبيبات |
3 |
|
خشب الصنوبر |
5 |
ملاحظة: يتم تسجيل معظم المعاملات عند 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت).
معامل التمدد الحراري: الأسئلة الشائعة
1. ما هو معامل التمدد الحراري؟
يشير معامل التمدد الحراري إلى معدل تمدد المادة أو انكماشها عند تعرضها لتغيرات في درجة الحرارة. وهو يقيس التغير في حجم المادة استجابةً للتغيرات في درجة الحرارة.
2. كيف يقاس معامل التمدد الحراري؟
عادةً ما يتم تحديد معاملات التمدد الحراري من خلال طرق مثل قياس التمدد أو قياس التداخل، حيث يتم تعريض المادة لتغيرات درجة الحرارة المتحكم بها، مما يسمح بقياس التغيرات اللاحقة في الأبعاد.
3. ما أهمية معامل التمدد الحراري؟
يعد فهم معاملات التمدد الحراري أمرًا بالغ الأهمية في مختلف الصناعات، خاصة في مجالات البناء والهندسة وعلوم المواد. فهو يساعد على التنبؤ بكيفية استجابة المواد للتغيرات في درجات الحرارة، مما يمنع حدوث تلف أو فشل هيكلي في التطبيقات المعرضة لتقلبات درجات الحرارة.
4. هل تتمدد جميع المواد أو تنكمش بنفس المعدل؟
لا، تُظهر المواد المختلفة معاملات تمدد حراري متفاوتة. على سبيل المثال، للمعادن عمومًا معاملات تمدد أعلى مقارنةً بالسيراميك أو البوليمرات. إن فهم هذه الاختلافات أمر حيوي في اختيار المواد لتطبيقات محددة.
5. كيف يؤثر التمدد الحراري على الهياكل؟
يمكن أن يتسبب التمدد الحراري في حدوث تغيرات في الأبعاد في الهياكل، مما يؤدي إلى الإجهاد أو الالتواء أو التشقق عندما تتمدد المواد أو تتقلص بشكل غير متساوٍ بسبب تغيرات درجة الحرارة. يجب مراعاة هذه الظاهرة في التصميمات المعمارية والهندسية.
6. هل يمكن التحكم في معاملات التمدد الحراري؟
على الرغم من صعوبة تغيير خصائص التمدد الحراري المتأصلة في المواد، إلا أنه يمكن للمهندسين والمصممين التخفيف من آثارها من خلال اعتبارات التصميم واختيار المواد واستخدام مواد مركبة ذات خصائص مصممة خصيصًا.
7. هل التمدد الحراري غير مرغوب فيه دائمًا؟
في حين أن التمدد الحراري يمكن أن يشكل تحديات في بعض التطبيقات، إلا أنه قد يكون مفيدًا في تطبيقات أخرى. على سبيل المثال، تستغل الشرائط ثنائية المعدن معدلات التمدد الحراري المختلفة لتعمل كمقاييس حرارة أو مفاتيح تبديل.
مرجع:
[1] المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (2024). الجدول الدوري للعناصر. تم الاسترجاع في 8 يناير 2024 من https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/.
