Thermische uitzetting berekenen
Je kunt de thermische uitzetting berekenen met de uitzettingscoëfficiënt, de lengte en het temperatuurverschil: een stalen staaf van 10 m wordt bij verwarming van 20 naar 80 °C 7,2 mm langer.
Voorbeeld: Wat wil je berekenen: Lengteverandering · Materiaal: Staal (12 · 10⁻⁶/K) · Beginlengte 10 m · Begintemperatuur 20 °C · Eindtemperatuur 80 °C → Resultaat: Lengteverandering ΔL = +7,2 mm, nieuwe lengte 10,0072 m. Bron: Wikipedia – Wärmeausdehnung (lineaire en volumetrische uitzettingscoëfficiënt). Bijgewerkt: .
Zo wordt het berekend
Vaste stoffen zetten uit bij verwarming: de lengteverandering is ΔL = α · L₀ · ΔT, met de lineaire uitzettingscoëfficiënt α, de beginlengte L₀ en de temperatuurverandering ΔT. Bij afkoeling is ΔT negatief en wordt het voorwerp korter.
Lengte, oppervlakte en volume
De lengte groeit evenredig met α, de oppervlakte ongeveer met 2α en het volume met γ ≈ 3α. Een stalen staaf van 10 m (α = 12 · 10⁻⁶ / K) die 60 K opwarmt, wordt 12 · 10⁻⁶ · 10 · 60 = 0,0072 m langer, dus 7,2 mm. Aluminium zet met 23,1 bijna twee keer zoveel uit als staal, kunststoffen zoals HDPE zelfs 15 tot 20 keer zoveel.
Waar het ertoe doet
Leidingen, rails, bruggen, gevels, hekwerken en vloerverwarming hebben dilatatievoegen of expansiebochten nodig, anders ontstaan spanningen en scheuren. Bij passingen in de techniek bepaalt de thermische uitzetting of een krimpverbinding houdt.
- De tabel toont de uitzetting per meter voor 10, 20, 50 en 100 K.
- Kies “Eigen waarde” als je materiaal niet in de lijst staat.
- Voor vloeistoffen en gassen gelden andere, sterk temperatuurafhankelijke coëfficiënten.
Veelgestelde vragen
Hoe bereken je de thermische uitzetting?
ΔL = α · L₀ · ΔT. Voor 10 m staal (α = 12 · 10⁻⁶ / K) en 60 K geeft dat 7,2 mm.
Hoeveel zet een kunststof buis uit?
PVC-U zet ongeveer 0,08 mm per meter en kelvin uit, HDPE ongeveer 0,2 mm. Een HDPE-buis van 10 m wordt bij 40 K 80 mm langer.
Wat is het verschil tussen α en γ?
α beschrijft de verandering van de lengte, γ die van het volume. Bij homogene vaste stoffen geldt γ ≈ 3α.
Bronnen en wettelijke basis
- Wikipedia – Wärmeausdehnung (lineaire en volumetrische uitzettingscoëfficiënt)
- Wikipedia – Thermal expansion
- Wikipedia – Längenausdehnungskoeffizient (tabel van materialen)
- CRC Handbook of Chemistry and Physics – Thermal expansion of metals and alloys
Bijgewerkt op: · Redactioneel beleid
Vergelijkbare tools
- Warmte berekenenWarmte berekenen voor water, metaal of lucht: energie in kWh en kJ uit massa en temperatuurstijging, plus verwarmingstijd en kosten. Met rekenwijze, gratis.
- Dichtheid berekenen: dichtheid, massa en volumeBereken dichtheid, massa of volume met ρ = m/V – stap voor stap, met eenheidsconversie tussen g/cm³, kg/m³, lb/ft³ en dichtheden van water, metalen en plastics.
- Liter naar gallon omrekenenReken liter naar gallon om en andersom: 1 liter = 0,2642 Amerikaanse gallon. Ook Britse gallon, pint, cup, m³ en vat olie – met berekening en omrekentabel.
- Fahrenheit naar Celsius omrekenenFahrenheit naar Celsius omrekenen en andersom: °C = (°F − 32) ÷ 1,8. Ook Kelvin, Rankine en Réaumur, met de berekening stap voor stap en een omrekentabel.
- Inhoud van een leiding berekenenInhoud leiding berekenen uit diameter, wanddikte en lengte: waterinhoud in liters, liters per meter en wachttijd tot er warm water komt. Gratis rekenhulp.
- Staalgewicht berekenenStaalgewicht berekenen voor plaat, rond, vierkant, plat en zeskantstaal, buis en vierkante buis, ook in aluminium, koper, messing of rvs. Met kg per meter.
- Rekenmachine onlineGratis online rekenmachine: typ of tik en zie meteen de uitkomst – met volgorde van bewerkingen, haakjes, procent, wortel, tussenstappen en geschiedenis.
- Kruisingsschema met genotype- en fenotypeverhoudingKruisingsschema online maken: vul het genotype van beide ouders in (bijv. AaBb) en krijg geslachtscellen, het Punnett-vierkant en de verhoudingen.
- Ontsnappingssnelheid berekenenOntsnappingssnelheid voor aarde, maan, Mars, Jupiter, zon en meer, op elke hoogte. Met baansnelheid in een cirkelbaan en omlooptijd. Gratis.