Miks roostevabast terasest plaat kuumutamisel paisub?

Roostevabast terasest plaadidkuumutamisel laienevad, peamiselt soojuspaisumise füüsikalise nähtuse tõttu. Konkreetsed põhjused on järgmised:

1. Intensiivistunud molekulaarne liikumine: Kuiroostevabast terasest plaatkuumutamisel saavad metalli sees olevad aatomid või molekulid rohkem soojusenergiat, mistõttu nende liikumine intensiivistub. Termodünaamika põhimõtete kohaselt suureneb temperatuuri tõustes molekulide vaheline keskmine kineetiline energia, mis põhjustab aatomitevahelise interaktsioonijõu muutumise, aatomitevahelise kauguse suurenemise ja metalli üldmahu paisumise.

2. Lineaarne soojuspaisumine: Roostevaba terase soojuspaisumine on lineaarne paisumisprotsess, see tähendab, et metalli pikkus, pindala ja maht suurenevad temperatuuri tõustes. Tavaliselt on metalli paisumine piki selle pikkust ja paisumisaste sõltub metalli soojuspaisumistegurist.

3. Soojuspaisumise koefitsient: roostevaba terase soojuspaisumise koefitsient on füüsikaline suurus, mis kirjeldab selle soojuspaisumise astet. Erineva sulami koostisega roostevaba terase soojuspaisumistegur on veidi erinev, kuid üldiselt on roostevaba terase soojuspaisumise koefitsient suhteliselt väike, kuid siiski paisub see kõrgel temperatuuril oluliselt. Tavaliselt on roostevaba terase soojuspaisumistegur umbes 10 × 10^-6 /°C, mis tähendab, et iga 1°C tõusuga pikeneb 1 meetri pikkune roostevabast terasest plaat umbes 10 mikroni võrra.

4. Muutused võre struktuuris: roostevaba terase sõrestik paisub kuumutamisel. Kui temperatuur tõuseb, muutub metalli sees olev kristallstruktuur lõdvemaks, mis põhjustab metalli üldmahu paisumist. See paisumine väljendub metalli välimuse suurenemises, eriti kõrgematel temperatuuridel, kus paisumisnähtus on olulisem.

5. Pinge ja deformatsioon: kui roostevabast terasest plaati kuumutatakse, kui seal on temperatuurigradient, võib pinna ja metalli sisemuse paisumisaste olla erinev, mis võib põhjustada pinget roostevabast terasest plaadi sees ja võib isegi põhjustada painde või deformatsiooni. Kuid tavaolukorras, kui küte on ühtlane, on paisumine ühtlane.

Kokkuvõte: laienemise peamine põhjusroostevabast terasest plaadidkuumutamisel on soojuspaisumise nähtus. Kui temperatuur tõuseb, suureneb metalli sees olevate aatomite vibratsioon, mille tulemuseks on aatomite vahelise kauguse suurenemine ja üldine ruumala laienemine. Seda paisumisastet mõjutavad materjali soojuspaisumistegur ja temperatuurimuutus.