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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.
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
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
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}$ |
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