Tại sao tấm thép không gỉ nở ra khi đun nóng?

Tấm thép không gỉgiãn nở khi bị nung nóng, chủ yếu là do hiện tượng giãn nở nhiệt vật lý. Lý do cụ thể như sau:

1. Chuyển động phân tử tăng cường: Khitấm thép không gỉbị nung nóng, các nguyên tử hoặc phân tử bên trong kim loại sẽ thu thêm nhiệt năng, khiến chuyển động của chúng tăng cường. Theo nguyên lý nhiệt động lực học, khi nhiệt độ tăng, động năng trung bình giữa các phân tử tăng lên, khiến lực tương tác giữa các nguyên tử thay đổi, khoảng cách giữa các nguyên tử tăng lên và thể tích chung của kim loại giãn nở.

2. Giãn nở nhiệt tuyến tính: Sự giãn nở nhiệt của thép không gỉ là một quá trình giãn nở tuyến tính, nghĩa là chiều dài, diện tích và thể tích của kim loại sẽ tăng lên khi nhiệt độ tăng. Thông thường, độ giãn nở của kim loại dọc theo chiều dài của nó và mức độ giãn nở phụ thuộc vào hệ số giãn nở nhiệt của kim loại.

3. Hệ số giãn nở nhiệt: Hệ số giãn nở nhiệt của thép không gỉ là đại lượng vật lý mô tả mức độ giãn nở nhiệt của nó. Thép không gỉ có thành phần hợp kim khác nhau có hệ số giãn nở nhiệt hơi khác nhau, nhưng nói chung, hệ số giãn nở nhiệt của thép không gỉ tương đối nhỏ, nhưng nó vẫn sẽ giãn nở đáng kể ở nhiệt độ cao. Thông thường, hệ số giãn nở nhiệt của thép không gỉ là khoảng 10 × 10^-6 /°C, nghĩa là cứ tăng 1°C thì tấm thép không gỉ dài 1 mét sẽ tăng chiều dài thêm khoảng 10 micron.

4. Thay đổi cấu trúc mạng: Cấu trúc mạng của thép không gỉ nở ra khi bị nung nóng. Khi nhiệt độ tăng lên, cấu trúc tinh thể bên trong kim loại trở nên lỏng lẻo hơn, khiến thể tích tổng thể của kim loại nở ra. Sự giãn nở này được biểu hiện khi bề ngoài kim loại trở nên lớn hơn, đặc biệt là ở nhiệt độ cao hơn, nơi mà hiện tượng giãn nở rõ rệt hơn.

5. Ứng suất và biến dạng: Khi tấm thép không gỉ bị nung nóng, nếu có sự chênh lệch nhiệt độ, độ giãn nở của bề mặt và mặt trong của kim loại có thể khác nhau, điều này có thể gây ra ứng suất bên trong tấm thép không gỉ, thậm chí có thể gây ra uốn cong hoặc biến dạng. Tuy nhiên, trong những trường hợp bình thường, nếu hệ thống sưởi đồng đều thì độ giãn nở cũng đồng đều.

Tóm tắt: Nguyên nhân chính của việc mở rộngtấm thép không gỉkhi nóng lên có hiện tượng giãn nở nhiệt. Khi nhiệt độ tăng, độ rung của các nguyên tử bên trong kim loại tăng lên, dẫn đến khoảng cách giữa các nguyên tử tăng lên và sự giãn nở thể tích tổng thể. Mức độ giãn nở này bị ảnh hưởng bởi hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu và sự thay đổi nhiệt độ.