Ha egy fémlapból kivágunk egy korongot, és az eredeti anyagot hevítjük, akkor nő a kivágott rész átmérője, vagy csökken?

Ja, csak itt nem golyó és gyűrű volt a kérdés.

Egy nagy lemez lapból kivágva egy korongot nem ugyanaz történik.

Nagyon szemléletesen: ha csökkenne, akkor egyre kevesebb hely maradna a kerületén az atomoknak, pedig hevítésnél egyre nagyobb amplitúdóval rezegnek, tehát nagyobb a helyigényük.

Ha van egy homogén fémed (mechanikai stressz meg egyebek nélkül), akkor a hőtágulás során geometriailag mindig hasonló marad az eredeti alakjához. (Azaz a megfelelő szakaszainak aránya nem változik, a kivágott rész átmérője ugyanolyan arányban nő meg, mint az egész fémlap oldala.)

Szóval a hőmérséklet növekedésével az átmérő is nőni fog.

Minden szilárd testben a tágulással a lyuk is tágul, úgy mintha ott is anyag lenne.

Ezt gondolatkísérlettel is szépen meg lehet indokolni:

Mielőtt lyukat vágunk a lemezbe, rajzoljuk körbe.

A rajz ugye a lemezzel együtt tágul, ez nyilvánvaló.

A melegítéskor pedig nincs feszültség az anyagban, ha homogén módon melegítettük.

Vagyis mindegy, hogy a melegítés előtt, vagy a melegítés után vágjuk ki a lyukat, és így látható, hogy a lyuk tágult.

Nos, vegyünk mondjuk egy szerkezeti acél lapot, amiből kivágtunk egy korongot, vagy fúrtunk bele egy furatot.

Felmelegítve a hőtágulás úgy változtatja az anyag méreteit, mint egy photoshop nagyítás. MINDEN mérete arányosan nő. Tehát a furatátmérő is.

Na ez az elmélet.

Gyakolratban az anyag inhomogenitásai, feszültségállapoti eltérések miatt ez a növekedés nem teljesen arányos mindenhol, szóval valószínűleg az a furat is kicsit torzulva fog nőni. De biztosan nőni fog.

Na de utána lehúl.

És láss csodát, amennyiben ez a felmelegítés 2-300 fokot elért, a kihűlt lemezen utólag a furat 0,1-1%-kal KISEBB lesz, mint felmelegítés előtt volt!

Ez a melegítést megelőző feszültségi és rácsszerkezeti állapot megváltozása miatt van.

Pár századdal túl nagyra fúrt furatot szoktak is így javítani. felemelegít, zsugorodik, újra simít.

na mi van akkor ha a kivágás szélét kis területen melegítjük mint állat, de a többi része még nem melegedett fel.

Türemkedhet befelé is?