Dlaczego płyta ze stali nierdzewnej rozszerza się pod wpływem ogrzewania?

Płyty ze stali nierdzewnejrozszerzają się po podgrzaniu, głównie ze względu na fizyczne zjawisko rozszerzalności cieplnej. Konkretne powody są następujące:

1. Intensywny ruch molekularny: Kiedypłyta ze stali nierdzewnejjest podgrzewany, atomy lub cząsteczki wewnątrz metalu zyskają więcej energii cieplnej, powodując intensyfikację ich ruchu. Zgodnie z zasadami termodynamiki, wraz ze wzrostem temperatury wzrasta średnia energia kinetyczna pomiędzy cząsteczkami, co powoduje zmianę siły oddziaływania między atomami, zwiększenie odległości między atomami i zwiększenie całkowitej objętości metalu.

2. Liniowa rozszerzalność cieplna: Rozszerzalność cieplna stali nierdzewnej jest procesem rozszerzania liniowego, co oznacza, że ​​długość, powierzchnia i objętość metalu będą rosły wraz ze wzrostem temperatury. Zwykle rozszerzalność metalu następuje wzdłuż jego długości, a stopień rozszerzalności zależy od współczynnika rozszerzalności cieplnej metalu.

3. Współczynnik rozszerzalności cieplnej: Współczynnik rozszerzalności cieplnej stali nierdzewnej jest wielkością fizyczną opisującą stopień jej rozszerzalności cieplnej. Stale nierdzewne o różnym składzie stopowym mają nieco inne współczynniki rozszerzalności cieplnej, ale ogólnie rzecz biorąc, współczynnik rozszerzalności cieplnej stali nierdzewnej jest stosunkowo mały, ale nadal będzie znacznie rozszerzał się w wysokich temperaturach. Zazwyczaj współczynnik rozszerzalności cieplnej stali nierdzewnej wynosi około 10 × 10^-6 /°C, co oznacza, że ​​na każdy wzrost o 1°C długość 1-metrowej płyty ze stali nierdzewnej zwiększy się o około 10 mikronów.

4. Zmiany w strukturze siatki: Struktura siatki stali nierdzewnej rozszerza się pod wpływem ogrzewania. Gdy temperatura wzrasta, struktura krystaliczna wewnątrz metalu staje się luźniejsza, co powoduje zwiększenie całkowitej objętości metalu. Rozszerzanie to objawia się większym wyglądem metalu, szczególnie w wyższych temperaturach, gdzie zjawisko rozszerzania jest bardziej znaczące.

5. Naprężenia i odkształcenia: Kiedy płyta ze stali nierdzewnej jest podgrzewana i występuje gradient temperatury, stopień rozszerzalności powierzchni i wnętrza metalu może się różnić, co może powodować naprężenia wewnątrz płyty ze stali nierdzewnej, a nawet może powodować zginanie lub deformację. Jednakże w normalnych warunkach, jeśli ogrzewanie jest równomierne, rozszerzanie jest równomierne.

Podsumowanie: Głównym powodem ekspansjipłyty ze stali nierdzewnejpo podgrzaniu występuje zjawisko rozszerzalności cieplnej. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększają się wibracje atomów wewnątrz metalu, co powoduje wzrost odległości między atomami i ogólne zwiększenie objętości. Na stopień rozszerzalności wpływa współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału i zmiana temperatury.