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Wanneausdehnung 



Warmeausdehnung. 



1. Allgeineines. 2. Definitionen uncl theo- 

 retische Beziehungen. 3. MeBmethoden. a) MeB- 

 methoden bei festen Ko'rpern. b) MeB- 

 methoden bei Fliissigkeiten. c) MeBmethoden 

 bei Gasen. 4. Messungsergebnisse. 5. Amven- 

 dungen. 



i. Allgemeines. Alle Substanzen, feste, 

 fliissige oder gasformige, erfahren in der Regel 

 bei einer Aenderung der Temperatur (vgl. 

 den Artikel ,,T her mo me trie") eine Aende- 

 rung ihrer GroBe, und zwar tritt bei Erwar- 

 mung im allgemeinen eine Voliunvergrb'Berung 

 ein, sofern dieselbe nicht dnrch Erhohung 

 des von auBen auf die Substanzen ausgeiib- 

 ten Druckes aufgehoben wird; bei Ab- 

 kiihlung tritt umgekehrt im allgemeinen 

 eine Volumverkleinerung ein: Die Korper 

 dehnen sich im allgemeinen bei Er- 

 warmung aus und ziehen sich bei 

 Abkii hi ung zusammen. Bei gasformigen 

 und bei fliissigen Substanzen, bei denen 

 keine starre Kohasion der einzelnen Partikel 

 vorhanden ist, wird die Wanneausdehnung 

 durch Angabe der Volumanderung und des 

 bei der Erwarmung ausgeiibten Druckes vollig 

 gekennzeichnet. Bei festen Korpern kann die 

 Wanneausdehnung in verschiedenen Rich- 

 tungen verschiedene Werte haben; aucb 

 kommt es darauf an, ob die in den verschie- 

 denen Richtungen von auBen ausgeiibten 

 Drucke gleich groB sind ; bei festen Korpern 

 kann man also nicht immer aus der Volum- 

 anderung auf die Langenanderung in den 

 verschiedenen Richtungen schlieBen. Ein ; 

 mit einem Gewicht gespannter Kautschuk- 

 faden verkiirzt sich z. B. bei Erwarmung, 

 obwohl sein gesamtes Volumen sich dabei 

 vergroBert, und anisotrope Kristalle dehnen 

 sich, auch wenn sie unter allseitig gleichem 

 auBeren Druck gehalten werden, in verschie- 

 denen Richtungen verschieclen stark aus. 



Der EinfluB des auBeren Druckes auf 

 die Warmeausdehnung ist bei festen Korpern 

 im allgemeinen gering, so daB z. B. der ge- 

 wOhnliche Luftdruck in der Regel zu ver- 

 nachlassigen ist. Die Warmeausdehnung 

 eines festen Korpers ist deshalb im wesent- 

 lichen durch die Temperturiinderung allein 

 vollig bestimmt. Dies ist auch bei Fliissig- 

 keiten noch in weitem Umfang der Fall, j 

 wahrend bei Gasen die GroBe des auBeren 

 Druckes zu beriicksichtigen ist. 



Solange eine Substanz keine chemischen 

 Veranderungen und keine Aenderung ihres 

 Aggregatzustandes oder ihrer molekularen 

 Struktur erleidet, erfolgt die Warmeausdeh- 

 nung im allgemeinen stetig, d. h. bei einer 

 sehr kleinen Temperaturanderung tritt stets 

 auch nur eine sehr kleine Volumanderung 

 ein. Der Sinn der Volumanderung kann, 

 obwohl im allgemeinen, wie eingangs gesagt, i 

 beim Erwarmen eine VolumvergroBerung 



auftritt, innerhalb des Gebiets stetiger Volum- 

 anderung seine Richtung andern: Wasser 

 z. B. verkle inert bei Erwarmung von 0* 

 | auf 4 C in stetiger Weise sein Volumen 

 und beginnt erst bei weiterer Erwarmung 

 sein Volumen wieder zu vergroBern, also 

 den normalen Richtungssinn der Volum- 

 anderung anzunehmen. 



Aendert sich die chemische Beschaffen- 

 heit, der Aggregatzustand oder die mole- 

 kulare Struktur einer Substanz, so tritt 

 meistens eine sprunghafte Aenderung des 

 Volumens ein: beim Uebergang aus dem 

 festen in den fliissigen oder aus dem fliissigen 

 in den gasformigen Aggregatzustand bleibt 

 auch bei andauernder Warmezufuhr die 

 Temperatur der Substanz so lange konstant, 

 bis die gauze Substanz unter dauernder 

 Aenderung des Volumens in den neuen 

 Aggregatzustand iibergegangen ist, voraus- 

 gesetzt, daB der aufiere Druck konstant 

 gehalten wird. 



Im folgenden soil nur auf die als Warme- 

 ausdehnung im engeren Sinne zu bezeichnende, 

 im Gebiet stetiger Volumanderung erfolgende 

 Ausdehnung eingegangen werden. 



Auch innerhalb des Gebietes stetiger 

 Warmeausdehnung erleiden sehr viele Sub- 

 stanzen, insbesondere viele feste Korper, 

 gewisse innere Veranderungen, die zum Teil 

 rein physikalischer Natur sind, die aber zur 

 Folge haben, daB die Substanz beim Ab- 

 kiihlen auf ihre urspriingliche Temperatur 

 ihr urspriingliches Volumen uberhaupt nicht 

 oder doch nur sehr langsam wieder annimmt: 

 die Warmeausdehnung ist nicht immer voll- 

 kommen reversibel. Auf einem derartigen 

 Verhalten des Glases beruhen z. B. die 

 Nachwirkungserscheinungen der Quecksilber- 

 thermometer (vgl. den Artikel ,, Thermo - 

 metrie"). Die dauernden Nachwirkungs- 

 erscheinungen lassen sich im allgemeinen 

 fast vollig beseitigen, wenn der Korper 

 zunachst ,,gealtert" wird, d. h. langere Zeit 

 auf eine Temperatur erhitzt wird, die etwas 

 hb'her ist als die Temperatur, bis zu der 

 die Warmeausdehnung gemessen werden soil. 

 Bei cheniisch einheitlichen Substanzen, z. B. 

 bei reinen Metallen, sind auch die allmahlich 

 verschwindenden Nachwirkungserscheinun- 

 gen bei der Warmeausdehnung im allgemei- 

 nen zu vernachlassigen. 



Die Temperaturangaben beziehen sich 

 im folgenden auf die thermodynamische 

 Temperaturskale und erfolgen in Celsius- 

 graden ( C, t) oder in der absoluten Tem- 

 peraturskale ( abs. T. Vgl. den Artikel 

 ,,Thermometrie"). 



2. Definitionen und theoretische Be- 

 ziehungen. Zwischen Volumen V, Druck 

 (Kraft pro Flacheneinheit) p und abs. Tempe- 

 ratur T besteht bei Gasen in erster An- 

 naherung (bei ,,idealen" Gasen genau) die 



