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📏 热膨胀计算器 (ΔL=αLΔT)

在长度变化(ΔL)、线膨胀系数(α)、原长(L)、温度变化(ΔT)中任意输入3个值,本计算器会利用ΔL=αLΔT立即计算出剩余的1个值。选择材质预设可自动填入α。

4项中只需填写3项,另外1项将自动计算。ΔL单位为mm,L单位为m。

计算结果
长度变化 (ΔL)
线膨胀系数 (α)
原长 (L)
温度变化 (ΔT)

各材质线膨胀系数(α)参考表

材质α (×10⁻⁶/°C)
12
23
17
混凝土12
玻璃8.5
PVC52
木材(顺纹方向)5
黄铜19
玻璃(硼硅)3.3

※ 以下为标准工程手册中常用的代表值(20°C附近的近似值,×10⁻⁶/°C),实际会因合金成分和温度范围而有所不同。

指南

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01

什么是热膨胀?ΔL=αLΔT公式

大多数固体在温度升高时会伸长,降低时会收缩,这称为线性热膨胀(linear thermal expansion),公式如下:

ΔL = α × L × ΔT

ΔL是长度变化量,α是材质固有的线膨胀系数(每°C的膨胀比例),L是原长,ΔT是温度变化量。本计算器在4个变量中输入3个后可自动求出剩余1个。
02

为什么不同材质线膨胀系数不同

线膨胀系数取决于原子间结合力和晶体结构。像PVC(52×10⁻⁶/°C)这类结合力较弱的塑料热膨胀较大,而玻璃、混凝土(约8~12×10⁻⁶/°C)等坚硬的无机材料热膨胀较小。因此桥梁、铁路、建筑接缝处都会设计伸缩缝(expansion joint)来吸收温度变化带来的位移。
03

计算示例

例如长度10m的钢轨(α=12×10⁻⁶/°C)在夏季温度上升30°C时,ΔL = 12×10⁻⁶ × 10 × 30 = 0.0036m = 3.6mm。铁路、桥梁设计中正是用此计算来确定接缝间隙。

常见问题

为什么只能输入3个值?
ΔL、α、L、ΔT通过ΔL=αLΔT这一个方程相互关联,知道其中3个即可在数学上唯一确定第4个。因此仅接受正好3个值。
选择材质预设会发生什么?
所选材质的标准线膨胀系数(α,×10⁻⁶/°C)值会自动填入输入框。若想使用自己的数值,请选择"自定义"或清空自动填入的值。
单位分别是mm和m,会影响计算吗?
不会。计算器内部会自动处理α的×10⁻⁶倍率以及L(m)→ΔL(mm)的单位换算,你只需按显示的单位直接输入即可。