آیا تا حالا برای باز کردن یک بطری محکم بسته تلاش کرده اید؟ قبل از درخواست کمک، سعی کنید آب داغ را روی سرپوش آن بزنید.اين ترفند ساده به خاطر يک اصل اساسي علمي کار ميکنه.
بیشتر فلزات در هنگام گرم شدن گسترش می یابند و در هنگام خنک شدن انقباض می یابند، پدیده ای که به عنوان گسترش حرارتی شناخته می شود. آلومینیوم، یک فلز سبک وزن و به طور گسترده استفاده می شود، ضریب انبساط خطی حدود 23 دارد..1 × 10−6 در هر درجه سانتیگراد. این بدان معنی است که یک نوار آلومینیوم یک متر در هر افزایش درجه حرارت 1 درجه سانتیگراد حدود 0.023 میلی متر گسترش می یابد.
در سطح اتمی، گرم کردن آلومینیوم ارتعاشات مولکولی را افزایش می دهد، اتم ها را دورتر از هم می کند و باعث گسترش ماده می شود.اثرات تجمعی آن در مهندسی و کاربردهای صنعتی حیاتی می شود..
گسترش حرارتی تأثیر قابل توجهی بر زیرساخت ها و تولید دارد. برای مثال، طرح های پل باید گسترش گرما را در تابستان برای جلوگیری از ترک یا شکست ساختاری در نظر بگیرند.مهندسان هواپیمایی سرعت انبساط مواد را با دقت محاسبه می کنند تا در طول پرواز در شرایط دمای شدید ایمنی را تضمین کنند.
در ابزارهای دقیق، حتی تغییرات ابعاد میکروسکوپی از نوسانات دمای می تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد.تولید کنندگان با انتخاب مواد و طراحی نوآورانه این اثرات را جبران می کنند.
ترفند پوشش بطری، گسترش حرارتی را در زندگی روزمره نشان می دهد. هنگامی که گرم می شود، پوشش فلزی بیشتر از بطری شیشه ای گسترش می یابد و چسبندگی آن کاهش می یابد. این اصل همچنین توضیح می دهد چرا:
درک خواص مواد مانند گسترش حرارتی آلومینیوم به حل مشکلات عملی کمک می کند و تصمیمات مهم مهندسی را در صنایع مختلف اطلاع می دهد.