Thermische Längenausdehnung
Physik
Basiswissen
Längenzunahme bei Temperaturzunahme: viele Gegenstände dehnen sich bei Erwärmung aus, ihre Länge nimmt dabei zu, zum Teil mit dramatischen und gefährlichen Folgen. Den Effekt nennt man thermische - das heißt wärmemäßig - Ausdehnung. Das ist hier kurz mit Formel vorgestellt.
Was heißt thermische Längenausdehnung?
- Die meisten Stoffe dehnen sich aus, wenn sie wärmer werden.
- Die Längenausdehnung ist die Länge, die bei Erwärmung noch dazu kommt.
- Das Formelzeichen ist oft ein großes Delta mit einem L dahinter.
- Das L steht für Länge, zum Beispiel in mm.
- Man spricht: delta-L
Formeln für die thermische Längenausdehnung
- Exakt: Delta L = Lo mal[1 - e hoch (alpha mal delta T)]
- Näherung: Delta L = Lo mal alpha mal (delta T)
Legende
- Delta L = Volumenzunahme, z. B. in cm³
- Lo = Anfangslänge, z. B. in cm oder mm
- delta T = Temperaturzunahme, z. B. in Grad Celsius oder Kelvin
Tipp zur Formel
- Beide Formeln gehen von einem kontanten Alpha-Wert aus.
- Tatsächlich ändert sich Alpha aber mit der Temperatur.
- Der dadurch gemachte Fehler ist oft sehr klein.
Was ist Gleisverwerfung?
Dehnen sich Schienen im Sommer bei starker Sonneneintrahlung aus, drücken sie gegeneinander und fangen sich dann an stark zu verbiegen. Das kann bis zu gefährlichen Entgleisungen von Zügen führen und ist ein großes Thema in der Technik. Das Fachwort dazu ist Gleisverwerfung ↗
Was passierte im Juli 2022 in Amsterdam?
Die Stadt Amsterdam in den Niederlanden ist von vielen ruhigen Kanälen durchzogen, den sogenannten Grachten. Über diese Grachten führen viele Brücke. Die Brücken sind oft als Zugbrücken gebaut, sodass auch höhere Boote, zum Beispiel mit Masten, die Grachten befahren können. Oft sind die Brücken aus oder mit Stahl gebaut. Am 19. Juli 2022 wurde es in Amsterdam so heiß, dass sich der Stahl so stark auszudehnen drohte, dass man die Brücken nicht mehr öffnen oder schließen kann[1]. Zur Kühlung wurde dann Wasser aus den Grachten auf die Brücken gesprüht. Siehe auch Klimaanpassung ↗
Wozu dient ein Loslager bei einer Brücke?
Brücken, etwa für Fußgänger oder Eisenbahnen, dehnen sich bei Wärme auch der Länge nach aus. Wären sie an beiden Enden fest gelagert, könnten die Kräfte bei einer Wärmeausdehnung die Lager zerdrücken. Um das zu verhindern gibt es zwei Möglichkeiten: man belässt in der Brücke Lücken, die sogenannten Dehnungsfugen. Oder man lagert die Brücke an einer Seite lose, man spricht dann von einem Loslager ↗
Fußnoten
- [1] Hitze in Süd- und Westeuropa. Großbritannien knackt den Hitzerekord. In: Tagesschau online vom 19. Juli 2022.