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发表于 2008-6-4 16:53:37
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来自: 中国山东聊城
此篇文章请参考:/ p% }3 L5 d2 {* [. z
关于热膨胀系数的计算
# r, m- Q# w8 S" G- J线膨胀系数 面膨胀系数 体膨胀系数' ]! Q \; G, A2 [# q2 A5 I& M) ]# G' r
6 R, \' e B1 U
关于面膨胀系数的计算3 w1 O; R" A# m9 Y) s1 H# \
7 P6 e, m( q1 M: N+ r- Y1 [设有一块很薄的矩形平板,由于它的结构关系,其各向的膨胀系数均不相同,例如在某些晶体中,垂直于一主轴切割一薄片,此薄片的各边和其他两个轴相平行例如将此片加热,则在两个主要方向向上,膨胀并不是一样的,但仍保持其矩形的形状,试求它的热膨胀系数+ D9 t& L) I) @1 s
解:将此矩形片加热,设温度t时,薄片的回积F(t),矩形两边长分别为x(t)及y(t),则
, r/ C9 M v f k' i6 z# QF(t)=x(t)Y(t)
4 t5 f8 Y6 N2 Y0 y2 Q 由面膨胀系数的定义可知,是单位面积上面积对温度的变化率.因此
4 ?* r7 o S1 {- Y9 K=' ?7 x; T9 C U3 F
因为F=xy,x=x(t),y=y(t),由二元复合函数求导法则,
0 w, I( d! _% b- B/ L7 ^有 + P% C' O5 O8 O9 B1 v5 p* p
/ F% u: q) h! D1 U) V( U
所以 (1) 1 E) X5 m/ B3 d
式中,分别是沿两个主要方向的线膨胀系数.
! T% q5 y, W! R& ` 如果假设x=y=1,这时由公式(1)就得到面积的膨胀系数:
2 g4 u% t8 u3 u5 f: i2 J3 Y6 z(2)
8 h1 r ~/ k* \/ K4 U3 ^ 上式说明,面膨胀系数等于两个主要方向的线膨胀系数之和.
9 A& O5 V1 j( A, I/ K 如果x,y与f的函数式为线性关系,例如 , S2 {3 I/ o' q$ E, D. M: x4 J4 r
X=1+at,y=1+' u7 Z" z* a' W, r. R4 [$ m! v( `% T
于是,7 P0 }* r% V) }$ j! j* x; A
所以面膨胀系数为: * ^3 y& `0 ]; `, w
(3)( ?9 v& i2 d. @! `' t3 u/ O. P
与上面情形类似,也可以求出沿三个轴作不均匀膨胀的平行六面体的体膨胀系数.例如,某些晶体,其边与三个主要晶轴相平行.如各边等于x、y和z,则体积为V=xyz和上面一样,当z=Y=1时,体膨胀系数为 ; m" v1 b4 M7 ?) [9 d Z* f
(4)
9 R) g3 E) i+ T- E1 { 即立方体的体膨胀系数等于各线膨胀系数之和. 1 j* ^ L' s1 e# i5 X; a, S
(4)式不论x、y和z对于t的关系怎样,都是成立的.在最简单的情况下,当
9 P$ i, c1 K% k) J: b% n! zX=1+at,Y=1+,z=1+
0 F" @2 F; P" G8 c& [ 这时,& R3 w( A7 u% j; S2 _
对于各向同性体,,即得熟知的公式
, C% \& I& `) u: t9 B6 V. s9 N+ _# x# J0 R% B6 N, }% A; }
即体膨胀系数等于线膨胀系数的3倍. |
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