Методи виміру теплових властивостей матеріалів

Визначення коефіцієнта теплового розширення.

Середній коефіцієнт лінійного розширення визначається по збільшенню довжини Δl при зміні температури на ΔТ:

(2.12)

Коефіцієнт теплового розширення визначають за допомогою дилатометричного устаткування. Зразок у виді стрижня приміщують у кварцову трубку і нагрівають у печі. Через кварцовий стрижень теплове подовження якого мало, зміна довжини зразка передається на дзеркало (при використанні оптичного методу). Відбитий від дзеркала промінь світла попадає на шкалу. Для визначення теплового подовження використовуються також електричний (із застосуванням ємнісного чи індукційного датчика) чи інтерференційний методи.

Крім абсолютних методів виміру подовження застосовують відносний метод. При цьому кінець випробує мого зразка і точка обертання важеля з’єднують стрижнем з матеріалу з відомим коефіцієнтом лінійного розширення, що знаходиться при тій же температурі, що і зразок. Як еталонні матеріали використовують інвар, кварцове скло тощо.

Визначення питомої теплоємності. Якщо в матеріальну систему вводять нескінченно малу кількість тепла Q, його температура підвищується на величину dQ. При цьому теплоємність системи виражається у виді

С = dQ/dТ

Теплоємність віднесена до маси m, називається питомо. Вона може бути визначена по зміні кількості тепла і температури.

Для визначення питомої теплоємності застосовують калориметричні методи. Випробуваний зразок масою m і температурою Т, нагрівають у підігрівнику до температури Т₂. нагрітий зразок поміщують у калориметр із рідиною, після чого визначають кількість тепла переданого зразком рідині

ΔQ = (dТ + ε) за час, поки температура Т₁ зразка і рідини не зрівняється. При цьому dТ – підвищення температури рідини, с – теплоємність матеріалу калориметра, а ε – температурне виправлення, що враховує втрати в навколишнє середовище за час іспиту. Звідси форма вираження середньої питомої теплоємності має вид:

(2.13)

Визначення теплопровідності. Теплопровідність λ характеризує перенесення кількості тепла Q, що поширюється крізь площу А за час t у напрямку градієнта температури від більш нагрітої частини тіла до менш нагрітої. Найбільше поширення одержав абсолютний метод, при якому випробуваний зразок має форму пластини чи стрижня. на плоско паралельних поверхнях по усій довжині пластини площею А і товщиною d підтримують постійні температури Т₁ і Т₂. Тепловий потік йде тільки в напрямку, перпендикулярному до поверхні. При цьому

(2.14)

Визначення теплостійкості. на властивість конструкційних матеріалів впливає процес їхньої обробки, теплові навантаження і зміна температури. Деякі матеріали (високомолекулярні й ін.) при нагріванні змінюють форму під дією власної маси. Це робить необхідним продовження їхньої теплостійкості, для чого встановлюють температуру, при якій настає ще припустима зміна форми (при точечному чи згинаючому додатку навантаження).

Теплостійкість визначають дією на зразок сталевого циліндричною головкою (метод по Вику) чи згинаючим навантаженням (метод по Маркенсу) при температурі яка постійно підвищується.

Теплостійкість, яка визначається цими методами відповідає температурі, при якій глибина проникнення голки в зразок складе 1 мм, чи при якій переміщення кінця зразка, що згинається, у порівнянні з його первісним положенням складе 6 мм.

Визначення вогнестійкості. при розгляді необоротних змін матеріалів при нагріванні розрізняють такі поняття:

· Температура розкладання, що представляє собою мінімальну температуру повітря навколо зразка, при якій зі зразка в результаті розкладання виділяється помітна кількість газу.

· Температура запалення – мінімальна температура повітря навколо зразка, при якій виділяється достатня кількість пальних газів, здатних запалиться від внесеного полум’я.

· Температура загоряння – мінімальна температура повітря навколо зразка, при якій у відсутності зовнішнього джерела запалювання виникає самозаймання.

Ці температури визначаються за допомогою різних приладів і використовуються для ідентифікації високополімерних матеріалів, а також для оцінки властивостей олій, мастильних матеріалів і ін.

Дата добавления: 2017-02-01