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6. Wärmelehre

Die Wärmelehre (auch „Thermodynamik“ genannt) befasst sich mit Zustandsänderungen (z. B. Schmelzen von Eis oder Verdampfen von Wasser) von Körpern durch Zufuhr oder Abgabe von Wärme sowie alle Energieumwandlungen, bei denen Wärme beteiligt ist.

6.1 Wärmeausdehnung

Besonders interessant sind Berechnungen, wie sich bestimmte Materialien verhalten, wenn sie erwärmt werden. Nahezu alle Materialien dehnen sich bei zunehmender Temperatur aus. Dabei gilt es zu unterscheiden, dass für manche Bauteile die Längenausdehnung (z. B. für Bauteile, bei welchen die Längenänderung relevant ist, wie z. B. eine Hochspannungsleitung, siehe Abbildung Seite 56 oben) und für andere die Volumenausdehnung (z. B. für Bauteile, bei welchen die Ausdehnung in drei Dimensionen relevant ist, wie z. B. Flüssigkeiten in einem Tank, siehe Abbildung Seite 56 unten). Für die Berechnungen gelten nachfolgende Formeln.

Längenausdehnung

Volumenausdehnung

Dabei ist zu beachten, dass die Berechnung jeweils nur die Veränderung berechnet, daher ∆l bzw. ∆V.

• l₀ bzw. V₀ steht für die Ausgangslänge bzw. das Ausgangsvolumen.

• α_L bzw. α_V steht für den materialabhängigen Ausdehnungskoeffizient...