11. Ermittlung von Wärmespannungen

Metallische Werkstoffe erfahren bei Temperaturerhöhung eine Volumenvergrößerung. Die zugeführte Wärmeenergie führt zur Vergrößerung der Schwingamplitude der Atome um ihre Gitterplätze, was eine Gitteraufweitung und eine dadurch bedingte Volumenzunahme zur Folge hat. Diese Schwingamplitude wird erst bei der absoluten Temperatur (0 K) zu Null. So nimmt das Volumen der meisten Metalle in der zwischen dem absoluten Nullpunkt und dem jeweiligen Schmelzpunkt liegenden Temperaturspanne um ca. 7% zu (Grüneisen 1912). Aus dieser Wärmedehnung ergibt sich der für Dehnungsmessungen bedeutsame thermische Längenausdehnungskoeffizient (DIN 13316 [349]), der besagt, um welchen Betrag sich die betrachtete Länge eines Werkstoffs temperaturbedingt dehnt. Die zahlenmäßige Angabe dieses Koeffizienten erfolgt in Form der auf ein Temperaturinkrement bezogenen Wärmedehnung, also z. B. in m=m pro K. Üblicherweise wird der thermische Längenausdehnungskoeffizient mit bezeichnet. Der thermische Längenausdehnungskoeffizient eines Werkstoffs ist im Allgemeinen temperaturabhängig.