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熱膨脹系數 CTE Coefficient thermal expansion
物體由于溫度改變而有膨脹與收縮的現象。其變化能力在等壓條件下，單位溫度變化所導致的體積變化，即稱為熱膨脹系數。
熱膨脹系數分為：體積膨脹系數β、線膨脹系數熱α。
體積膨脹系數β=ΔV/(V*ΔT)，
線膨脹系數α=ΔL/(L*ΔT)，
式中： ΔV：為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變 V：為初始體積
ΔL：為所給溫度變化ΔT下物體長度的改變 L：為初始長度。
嚴格說來，上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似。
準確定義要求ΔV與ΔT無限微小，這也意味著，熱膨脹系數在較大的溫度區間內通常不是常量。
溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下： Vt=V0(1+3αΔT)
而對理想固體(鐵)：Vt=V0(1+0.000366ΔT)；
而對理想液體(水)：Vt=V0(1+0.000208ΔT)；
而對理想氣體： Vt=V0(1+0.00367ΔT)；
Vt、V0分別為物體末態和初態的體積。
思考：所以理想氣體的熱膨脹系數是理想液體的18倍＝0.00367/0.000208
線膨脹系數：
對于可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數可簡化定義為：單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值。
體膨脹系數：
對于三維的具有各向異性的物質，有線膨脹系數和體膨脹系數之分。
如石墨結構具有顯著的各向異性，因而石墨纖維線膨脹系數也呈現出各向異性，表現為平行于層面方向的熱膨脹系數遠小于垂直于層面方向。
宏觀熱膨脹系數與各軸向膨脹系數的關系式有多個，普遍認可的有Mrozowski算式：
α=Aαc+(1-A)αa
αa,αc分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率，A被稱為“結構端面”參數。
各種金屬的線性膨脹系數： 測定溫度條件及單位：20℃，10×-6 /℃
|
金屬名稱 |
元素符號 |
線性熱膨脹系數 |
金屬名稱 |
元素符號 |
線性熱膨脹系數 |
|
鈹 |
Be |
12.3 |
鋁 |
Al |
23.2 |
|
銻 |
Sb |
10.5 |
鉛 |
Pb |
29.3 |
|
銅 |
Cu |
17.5 |
鎘 |
Cd |
41.0 |
|
鉻 |
Cr |
6.2 |
鐵 |
Fe |
12.2 |
|
鍺 |
Ge |
6.0 |
金 |
Au |
14.2 |
|
銥 |
Ir |
6.5 |
鎂 |
Mg |
26.0 |
|
錳 |
Mn |
23.0 |
鉬 |
Mo |
5.2 |
|
鎳 |
Ni |
13.0 |
鉑 |
Pt |
9.0 |
|
銀 |
Ag |
19.5 |
錫 |
Sn |
2.0 |
液體的體積膨脹系數： 測定溫度條件：20℃，單位：1/℃
|
汞（水銀） |
0.00018 |
二甲苯 |
0.00085 |
|
水 |
0.000208 |
汽油 |
0.00095 |
|
丙三醇（甘油） |
0.00050 |
松節油 |
0.00100 |
|
濃硫酸 |
0.00055 |
煤油 |
0.00100 |
|
乙二醇 |
0.00057 |
甲苯 |
0.00108 |
|
苯胺 |
0.00085 |
乙酸 |
0.00110 |
|
乙醇（酒精） |
0.00109 |
溴 |
0.00110 |
|
正辛烷 |
0.00114 |
四氯化碳 |
0.00122 |
|
三氯乙烯 |
0.00117 |
正庚烷 |
0.00124 |
|
甲醇 |
0.00118 |
二硫化碳 |
0.00119 |
|
苯 |
0.00125 |
氯仿 |
0.00127 |
|
乙酸乙酯 |
0.00138 |
丙酮 |
0.00143 |
|
乙醚 |
0.00160 |
|
|
堿石灰玻璃體積膨脹系數25.5×10−6/°C
高硼硅玻璃體積膨脹系數9.9×10−6/°C
Teflon砝碼體積膨脹系數124×10−6/°C。
不銹鋼砝碼體積膨脹系數 51.9×10−6/°C
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