Защо плочата от неръждаема стомана се разширява при нагряване?

Плочи от неръждаема стоманаразширяват се при нагряване, главно поради физическото явление на топлинно разширение. Конкретните причини са следните:

1. Засилено молекулярно движение: Когатоплоча от неръждаема стоманасе нагрява, атомите или молекулите вътре в метала ще получат повече топлинна енергия, което ще доведе до засилване на тяхното движение. Според принципите на термодинамиката с повишаване на температурата средната кинетична енергия между молекулите се увеличава, което води до промяна на силата на взаимодействие между атомите, увеличаване на разстоянието между атомите и разширяване на общия обем на метала.

2. Линейно термично разширение: Термичното разширение на неръждаемата стомана е процес на линейно разширение, тоест дължината, площта и обемът на метала ще се увеличат с повишаването на температурата. Обикновено разширението на метала е по дължината му и степента на разширение зависи от коефициента на топлинно разширение на метала.

3. Коефициент на топлинно разширение: Коефициентът на топлинно разширение на неръждаемата стомана е физична величина, която описва нейната степен на топлинно разширение. Неръждаемите стомани с различен състав на сплавта имат леко различни коефициенти на топлинно разширение, но най-общо казано, коефициентът на топлинно разширение на неръждаемата стомана е сравнително малък, но все пак ще се разшири значително при високи температури. Обикновено коефициентът на топлинно разширение на неръждаемата стомана е около 10 × 10^-6 /°C, което означава, че за всеки 1°C увеличение, 1-метрова плоча от неръждаема стомана ще се увеличи по дължина с около 10 микрона.

4. Промени в структурата на решетката: Структурата на решетката на неръждаемата стомана се разширява при нагряване. Когато температурата се повиши, кристалната структура вътре в метала става по-хлабава, което води до разширяване на общия обем на метала. Това разширение се проявява като металът става по-голям на вид, особено при по-високи температури, където явлението разширение е по-значимо.

5. Напрежение и деформация: Когато плоча от неръждаема стомана се нагрява, ако има температурен градиент, степента на разширение на повърхността и вътрешността на метала може да е различна, което може да причини напрежение вътре в плочата от неръждаема стомана и може дори да причини огъване или деформация. Въпреки това, при нормални обстоятелства, ако нагряването е равномерно, разширяването е равномерно.

Резюме: Основната причина за разширяването наплочи от неръждаема стоманапри нагряване е явлението топлинно разширение. Когато температурата се повиши, вибрациите на атомите вътре в метала се увеличават, което води до увеличаване на разстоянието между атомите и общо разширяване на обема. Тази степен на разширение се влияе от коефициента на топлинно разширение на материала и промяната на температурата.