과학기술 05 낮은 열팽창 계수를 가지는 합금

열팽창이란 온도의 변화에 따라 물체의 길이, 부피 등이 변화하는 현상을 말한다. 열팽창 현상은 다양한 분야에서 중요하게 고려된다. 예를 들어 건축물이나 교량을 설계할 때 온도 변화에 따른 재료의 팽창과 수축을 고려하지 않으면 구조물에 균열이 생기거나 파손될 수 있다. 철도 레일을 설치할 때 레일과 레일 사이에 약간의 간격을 두는 것도 여름에 온도가 상승할 때 레일이 팽창하여 서로 부딪히지 않도록 하고, 겨울에 온도가 낮아서 레일이 수축할 때 공간이 너무 많이 벌어지지 않도록 하기 위한 것이다.
어떤 온도 T₀에서 길이 L₀인 물체의 온도를 T까지 올렸을 때 물체의 열팽창 이후의 길이를 L라 하자. 이때 물체의 길이 변화(L-L₀) 값을 처음 길이 L₀로 나눈 길이 변화율의 값은 온도 변화(T-T₀)가 클수록 커진다. 따라서 길이 변화율은 온도 변화와 계수(α)의 곱으로 나타낼 수 있으며 이때의 계수를 선형 열팽창 계수라고 한다. 선형 열팽창 계수는 어떤 재료가 가열됨으로써 팽창되는...

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