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Baustofftechnik 1 - Wärmedehnung

Kursangebot | Baustofftechnik 1 | Wärmedehnung

Baustofftechnik 1

Wärmedehnung

Inhaltsverzeichnis

Als Wärmedehnung bezeichnet man die Volumenänderung eines Baustoffes infolge einer Temperaturzunahme. Eine wichtige Voraussetzung für die Wärmedehnung ist, dass das betrachtete Objekt eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. 

Glühender Stahl
Glühender Stahl

 

Thermische Eigenschaften

Die Wärmedehnung, die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität werden genutzt, um die thermischen Eigenschaften eines Objekts zu beschreiben. 

Obwohl sich ein Baustoff bei einer Wärmedehnung immer dreidimensional ausdehnt (sofern nicht eingespannt) betrachten wir zuerst die Längenänderung im 1-dimensionalen-Fall. Dieser lässt sich dann entsprechend auf den 3-dimensionalen Fall übertragen. 

Formal wird die Längenänderung beschrieben durch:

Methode

Hier klicken zum AusklappenLängenänderung: $ \Delta l_T = \alpha_T \cdot \Delta T \cdot l $   oder als

Temperaturdehnung: $ \varepsilon_T = \alpha_T \cdot \Delta T $

$\alpha_T $ = Wärmeausdehnungskoeffizient

$ \Delta T $ = Temperaturänderung

$ l $ = Ausgangslänge

Gehen wir nun in die dreidimensionale Betrachtung über, so können wir folgenden Größen bestimmen:

Methode

Hier klicken zum Ausklappen

Volumendehnungskoeffizient: $\gamma_T = 3 \cdot \alpha_T $

Volumenänderung: $ \Delta V_T = \gamma_T \cdot V \cdot \Delta T $

Wärmeausdehnungskoeffizient für Baustoffe (Auswahl)

In der nächsten Tabelle siehst du einige Baustoffe inkl. der zugehörigen Wärmeausdehnungskoeffizienten $ \alpha_T $:

Baustoff$ \alpha_T $ in $\frac{1}{K}$
Beton$ 6 - 12 \cdot 10^{-6}$
Stahl$ 10 - 16 \cdot 10^{-6}$
Glas$ 3 - 10 \cdot 10^{-6}$
Aluminium$ 23 - 24 \cdot 10^{-6}$
Kunststoffe$ 50 - 250 \cdot 10^{-6}$

Merke

Hier klicken zum AusklappenWie und im welchem Umfang eine Wärmedehnung auftritt, hängt von der Zusammensetzung und der Struktur des Baustoffs ab. Bei Letzterem besonders von der vorliegenden Bindungsenergie.