Какова истинная причина теплового расширения?

Тепловое расширение является нормальным повседневным понятием. Есть 2 объяснения:

1, тепловое расширение приводит к напряжению, а затем к деформации

2, тепловое расширение приводит к деформации, а затем к напряжению

Я в замешательстве. Не могли бы вы объяснить тепловое расширение?

Тепловое расширение вызвано движением атомов и молекул. Однако это не обязательно должно приводить к термическому напряжению, которое происходит только при неправильном соединении различных материалов с разными коэффициентами расширения. Надлежащее проектирование может очень эффективно снять термическое напряжение в механических конструкциях.
Если я закреплю два конца кантилевера, это приведет к тепловому напряжению, верно? В таком состоянии, каков механизм расширения?
Атомное и молекулярное движение.
Я знаю, что это от движения атомов. Я имею в виду напряжение или деформацию, что на первом месте?
не может быть никакой деформации без какого-либо напряжения. таким образом, сначала возникает напряжение, затем следует деформация. в этом случае мы применяем температуру, которая заставляет атомы вибрировать и, следовательно, деформироваться, создавая «внутреннее напряжение» из-за ограничения движения. Если бы T не изменилось, будут ли атомы расширяться/сжиматься? НЕТ, поэтому приложенное напряжение здесь выражается в виде температуры.
Вы путаете расширение и стресс. Не нужно вести к другому. Не могли бы вы уточнить свой вопрос?

Ответы (2)

Грубо говоря твердое вещество имеет форму решетки ,

решетка

Трехмерная решетка, заполненная двумя молекулами А и В, показана здесь в виде черных и белых сфер.

Молекулы подходят друг к другу, как LEGO, силы, связывающие их вместе, в основном являются перетеканием сил электрического поля , притяжения и отталкивания, образующих узоры решетки.

В монокристалле применяется одно квантово-механическое решение, а атомные расстояния находятся в самом низком/основном энергетическом состоянии, которое имеет колебательные и вращательные степени свободы молекул и атомов.

Тепловой вклад увеличивает энергию, передаваемую решетке, и это означает, что атомы/молекулы переходят на более высокие энергетические уровни, поглощая тепловые фотоны. Более высокие уровни энергии для каждого атома означают большее среднее расстояние в растворе потенциальной ямы для каждого из них. Это обязательно означает расширение, которое будет передаваться посредством электромагнитных взаимодействий, от атома/молекулы к атому/молекуле. Это вызовет стресс макроскопически, добавление импульсов будет иметь макроскопические последствия, расширение.

Соответственно при охлаждении атомы/молекулы возвращаются в основное состояние, испуская тепловые фотоны, и это шум, слышимый при сжатии решетки.

Таким образом, изменение энергетических уровней в микроскопическом каркасе, ведущее к изменению средних расстояний, проявится как стресс.

Тепловое расширение с атомистической точки зрения:

Энергетический потенциал между двумя атомами может быть аппроксимирован двумя экспоненциальными функциями: одна для силы притяжения между атомами, другая для силы отталкивания. Суперпозиция этих двух силовых полей имеет минимум на определенном расстоянии. Примерами таких эмпирических потенциалов являются потенциал Стиллинджера-Вебера, Леннарда-Джонса или потенциал Абеля-Терсоффа. Это соответствует длине связи в основном состоянии (при минимальной энергии) и может быть измерено макроскопически как длина объемного твердого тела.

Если теперь энергия увеличивается (например, из-за более высокой температуры), атомы могут свободно перемещаться в пределах потенциальной функции, где среднее значение смещается в сторону больших длин связей и, следовательно, вызывает тепловое расширение. Проверьте цифры в разделе Моделирование теплового расширения (веб-страница MIT).

Какова истинная причина теплового расширения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v