Thermische Eigenschaften der Werkstoffe

Welche Reihenfolge ist richtig, wenn man nach dem Längenausdehnungskoeffizienten in der Nähe der Raumtemperatur vom größten zum kleinsten Wert ordnet?

  1. AWolfram > Aluminium > Polyethylen
  2. BAluminium > Polyethylen > Wolfram
  3. CPolyethylen > Aluminium > Wolfram
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Lösung: C. Polyethylen > Aluminium > Wolfram

Der Längenausdehnungskoeffizient in der Nähe der Raumtemperatur beträgt bei Polyethylen etwa 100 bis 200×10⁻⁶ K⁻¹, bei Aluminium etwa 23×10⁻⁶ K⁻¹ und bei Wolfram etwa 4,5×10⁻⁶ K⁻¹. Je stärker die Bindung zwischen den Atomen und je tiefer die Potentialmulde, desto geringer ist die schwingungsbedingte Zunahme des Atomabstands bei gleicher Temperatur; solche Werkstoffe haben tendenziell einen hohen Schmelzpunkt und einen kleinen Längenausdehnungskoeffizienten. Wolfram mit einem Schmelzpunkt über 3400 °C hat den kleinsten Wert, Polymere, deren Molekülketten nur durch schwache Van-der-Waals-Kräfte verbunden sind, den größten. Deshalb entstehen in Bauteilen, die Metalle mit Polymeren oder Keramiken kombinieren, bei Temperaturänderungen durch die unterschiedliche Ausdehnung Wärmespannungen und Verzug.

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