ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРМІЧНОГО ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ



Мета роботи:1. Вивчити методику вимірювання термічного коефіцієнта лінійного розширення (ТКЛР).

2. Встановити залежність ТКЛР від температури.

3. Встановити механізм теплового розширення полімерів.

Прилади та матеріали:Вимірювальна комірка з термостатом, електричний мікрометр, регулятор лінійного нагріву, 3 магазини опорів, джерело постійного струму ПП-63, КСП-4 (контролюючий самопишучий потенціометр), вимірювальна термопара, еталонна термопара, вольтметр В7-21, дьюар для термопари, рідкий азот, лід, зразок кварцу, зразок вимірюва­льний, додатковий дьюар, товщинометр ППИП-214.

Теоретичні відомості

Лінійний термічний коефіцієнт розширення ТКЛР можна розрахувати з термопарної залежності висоти зразка.

Блок-схема установки для знаходження залежності висоти зразка від температури представлена на рис.1. Установка складається з трьох вузлів, які разом дозволяють визначити ТКЛР матеріалу, який досліджується.

Перший вузол – вимірювальна комірка (рис. 1), яка виготовлена з матеріалу ТКЛР, наближеним до одиниці. В нашому випадку взяли інвар (сплав нікелю). Внутрішня частина комірки щільно притерта до рухомого штоку, який потрібен для передачі вимірювання від висоти зразка до датчика. Співвідношення висоти зразка до його діаметру 3:2. Навколо вимірювальної комірки розташований нагрівач. Вимірювальна комірка разом з нагрівачем поміщається в термос, який потрібен щоб створювати квазіабатичність і використовується як посудина для азоту при охолодженні установки до «температур, які нижче нуля».

Другий вузол – вимірювання та реєстрація змін висоти і температури зразка. За датчик вимірювання висоти зразка беремо прилад ППИП-214. Сигнал з цього приладу береться на КСП-4. Температура вимірюється за допомогою хромель–копелевої термопари. Сигнал від термопари передається на багатоточковий прилад КСП-4. Датчик товщиноміра не може працювати у широкому інтервалі температур, в залежності від цього його необхідно підтримувати при кімнатній температурі. Для охолодження датчика «ОД» використовуємо потік повітря, який створюється за допомогою пилососа.

Для більш раціонального (з найменшою похибкою виміру) використовується шкала запису КСП, в товщиномірінульова точка міститься в центрі, тобто сигнал змінює свій знак, а у вимірювальної шкали КСП-4 нуль розташований у крайньому положенні в ланцюг, який іде до датчика, підключений перемикач ± К, «чотирьохполюсник». Крім цього для зміни положення датчика, при змінах висоти зразка, які більші у 2 рази від шкали приладу, використовують мікрогвинт. Для великих переміщень датчика використовують барабан Б1, для мікропереміщень –барабан Б2. ЕРС диференційної термопари також змінює полярність при вимірюванні температур, нижчих за нуль. У зв’язку з цим в вимірювальної схемі підключений перемикач ± К2. Максимум вимірювальної шкали КСП нуль розташований у крайньому положенні, в ланцюг, який іде від датчика, перемикач ± К, «чотирьохполюсник». Крім цього для зміни положення датчика, при змінах висоти зразка, які більші у 2 рази шкали приладу, використовують мікрогвинт. Для більших переміщень датчика використовують барабан Б1, для мікропереміщень –барабан Б2. ЕРС диференційної термопари також змінює полярність при вимірюванні температур, нижчих за нуль. У зв’язку з цим у вимірювальній схемі підключений перемикач ± К2. Максимум вимірювальної шкали КСП-4 , при температурах, коли ЕРС термопари , необхідно використовувати «компенсатор» (ПП-63), сигнал якого йде «назустріч» сигналу термопари.

Датчик лінійного розширення
До підсилювача
Мікрогвинти
Термос
Полий металевий циліндр
Підігрівач
Шток
Зразок
Гайка
"Гарячий" спай термопари

Рис.1. Вимірювальна комірка.

 

 

Третій вузол – блок, лінійного нагріву. Прилад дозволяє нагрівати вимірювальну комірку зі швидкістю, яка не перевищує півтора градуси у хвилину. Якщо виміри проводяться від «низьких» температур, необхідно барабаном встановити повзунок реостату у положення «Н», а від кімнатних температур «Н2». Загальна блок схема зображена на рис.2.

При вивченні полімерів важливими структурними і термоди­намічними характеристиками являються густина і питомий об’єм.

Питомий об’єм полімеру знаходять за допомогою приладів, які називають об’ємним і лінійним дилатометрами. Між лінійним термічним коефіцієнтом розширення і об’ємним існує зв’язок для ізотропного матеріалу чи зі слабко вираженою анізотропією: , де  – коефіцієнт теплового лінійного розширення,  – коефіцієнт об’ємного розширення. Лінійний розмір тіла змінюється не тільки внаслідок зміни відстані між атомами і молекулами під час нагріву.


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 553; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!