膨脹與壓縮

① 水的膨脹系數和壓縮系數

體積膨脹系數（又名體脹系數）是指當物體溫度改變1攝氏度時，其體積的變化和它在0℃時體積之比，常用符號α表示。

中文名
體積膨脹系數
體膨脹
無論物質是哪種形態的變化
外文名
Volume expansioncoefficient
或稱
「體脹系數」
目
錄
1定義 2體脹系數表 3鋼筋銹蝕機理 4合金線膨脹
1定義
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設在0℃時物質的體積為V0，在t℃時的體積為Vt，則體脹系數的定義式為(見圖)



即有Vt=V0（1+αt）。

由於固體或液體的膨脹系數很小，為計算方便起見，在溫度不甚高時，可直接用下式計算，無需再求0℃時的體積V0

V2=V1[1+α（t2-t1）]。

式中V1是在t1℃時的體積，V2是在t2℃時的體積。這一式只適用於固體或液體，因為氣體物質的膨脹系數值較大，不能運用此式。

單位：/k

對於混合液體：

式中：V『1、V『2-------溫度為t1、t2時混合液體的體積；

Vl1、Vl2…Vln------溫度為t1時混合液體各組分的體積分數

β1、β2、βn------各組分由t1至t2溫度范圍內的體積膨脹系數平均值

2體脹系數表
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水銀1.82×10^-4

純水2.08×10^-4

煤油9.0×10^-4

酒精1.1×10^-3

汽油1.24×10^-3

氫氣3.66×10^-3

氧氣3.67×10^-3

氨氣3.80×10^-3

空氣 3.676×10^-3

二氧化碳3.741×10^-3

一切氣體 ≈1/273

甘油 4.9×10^-4

乙醇 7.5×10^-4

相關：線脹系數

3鋼筋銹蝕機理
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根據X射線和化學分析結果，全面分析了混凝土中鋼筋銹蝕的機理。在此基礎上推算出鋼筋銹蝕體積膨脹系數的理論值，並根據現場多組實測值給出鋼筋銹蝕體積膨脹系數的統計結果。[1]

鋼筋銹蝕體積膨脹系數的理論分析

根據前述鋼筋銹蝕機理，鋼筋銹蝕後的主要產物為FeOOH和Fe3O4，當僅考慮銹蝕前後Fe的平衡時，對於銹蝕產物FeOOH，反應式可簡寫為Fe— 3e→ FeOOH

根據銹蝕產物的X射線分析結果，如果忽略次要成分，一般大氣環境中鋼筋銹蝕產物平均含FeOOH約85%，含 Fe3O4約15%。據此，鋼筋銹蝕後體積膨脹系數EFe為EFe= 0.85EFeOOH+ 0.15EFe3O4

Fe、FeOOH和Fe3O4的摩爾質量分別為55.8g/mol、88.8g/mol和231.4g/mol， Fe的密度為7.86g/cm3、FeOOH的密度為3.3～4.3g/cm3、Fe3O4的密度為4.9～5.2g/cm3。

當FeOOH和Fe3O4密度取最低值時，則EFe低=0.85×2.79+0.15×1.22=2.56

當FeOOH和Fe3O4密度取最高值時，則EFe高=0.85×1.91+0.15×1.09=1.79

當FeOOH和Fe3O4密度取中間值時，則EFe=0.85×2.29+0.15×1.15=2.12。[1]

鋼筋銹蝕體積膨脹系數的實測結果

由理論分析知，鋼筋銹蝕體積膨脹系數為1.79～2.56，平均值為2.18，密度取中間值時為2.12。為了確定理論分析的合理取值並對理論分析值進行驗證，對擋風架鋼筋銹蝕體積膨脹進行檢測。為確定鋼筋原始直徑，選擇混凝土保護層比較厚、構件表面完整、無銹脹裂縫和滲出銹液部位，鑿掉保護層，清理鋼筋上附著的砂漿等，用游標卡尺依步長20度旋轉測量鋼筋直徑，以一組9個測量值的平均值作為所測部位鋼筋原始直徑，以此方法對擋風架12鋼筋共檢測15個部位，所得鋼筋原始直徑均值為12.0mm，均方差為0.09mm。

將理論計算值與實測值的統計結果比較可以看出，二者吻合較好，理論分析計算所得最低值與最高值的平均值與實測數據的均值僅相差7% 。理論值的變化范圍較窄，實測值的變化范圍較寬。其主要原因在於鋼筋原始直徑取12.0mm與實際值有偏差，銹蝕層不規則造成實測准確度受限制。

② 化工上的壓縮與膨脹是什麼意思

這是相對於氣體做功來說的，很是簡單明了，壓縮就是對於氣體的
摩爾數
不變，體積減小，然後研究其相應的狀態函數（焓
熵）等等.....膨脹就是體積增大對應的計算