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熱膨脹儀,是在一定的溫度程序、負(fù)載力接近于零的情況下,測(cè)量樣品的尺寸變化隨溫度或時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的儀器。
熱膨脹系數(shù)物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象。其變化能力以等壓(p一定)下,單位溫度變化所導(dǎo)致的體積變化,即熱膨脹系數(shù)表示熱膨脹系數(shù)α=ΔV/(V*ΔT). 式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變,V為物體體積 嚴(yán)格說(shuō)來(lái),上式只是溫度變化范圍不大時(shí)的微分定義式的差分近似;準(zhǔn)確定義要求ΔV與ΔT無(wú)限微小,這也意味著,熱膨脹系數(shù)在較大的溫度區(qū)間內(nèi)通常不是常量。 溫度變化不是很大時(shí),α就成了常量,利用它,可以把固體和液體體積膨脹表示如下: Vt=V0(1 3αΔT), 而對(duì)理想氣體, Vt=V0(1 0.00367ΔT); Vt、V0分別為物體末態(tài)和初態(tài)的體積 對(duì)于可近似看做一維的物體,長(zhǎng)度就是衡量其體積的決定因素,這時(shí)的熱膨脹系數(shù)可簡(jiǎn)化定義為:?jiǎn)挝粶囟雀淖兿麻L(zhǎng)度的增加量與的原長(zhǎng)度的比值,這就是線膨脹系數(shù)。 對(duì)于三維的具有各向異性的物質(zhì),有線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)之分。如石墨結(jié)構(gòu)具有顯著的各向異性,因而石墨纖維線膨脹系數(shù)也呈現(xiàn)出各向異性,表現(xiàn)為平行于層面方向的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于垂直于層面方向。 宏觀熱膨脹系數(shù)與各軸向膨脹系數(shù)的關(guān)系式有多個(gè),普遍認(rèn)可的有Mrozowski算式: α=Aαc (1-A)αa αa,αc分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率,A被稱為“結(jié)構(gòu)端面”參數(shù)。
熱膨脹儀可測(cè)量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品。
熱膨脹儀廣泛應(yīng)用于無(wú)機(jī)陶瓷、金屬材料、塑膠聚合物、建筑材料、涂層材料、耐火材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域。