Dilatometro - Dilatometer
Un dilatometro è uno strumento scientifico che misura le variazioni di volume causate da un processo fisico o chimico. Un'applicazione familiare di un dilatometro è il termometro a mercurio in vetro , in cui la variazione di volume della colonna di liquido viene letta da una scala graduata. Poiché il mercurio ha una velocità di espansione abbastanza costante negli intervalli di temperatura ambiente, le variazioni di volume sono direttamente correlate alla temperatura.
Applicazioni
I dilatometri sono stati utilizzati nella fabbricazione di leghe metalliche, studio della trasformazione della martensite , composti refrattari compressi e sinterizzati , vetri, prodotti ceramici, materiali compositi e plastiche.
La dilatometria viene utilizzata anche per monitorare l'andamento delle reazioni chimiche, in particolare quelle che mostrano una variazione sostanziale del volume molare (ad es. Polimerizzazione). Un esempio specifico è la velocità dei cambiamenti di fase.
Nella scienza alimentare , i dilatometri vengono utilizzati per misurare l' indice di grassi solidi degli oli e del burro alimentari.
Un'altra applicazione comune di un dilatometro è la misura della dilatazione termica . L'espansività termica è un parametro ingegneristico importante ed è definita come:
Tipi
Esistono diversi tipi di dilatometro:
- I dilatometri di capacità possiedono un condensatore a piastre parallele con una piastra fissa e una piastra mobile. Quando la lunghezza del campione cambia, sposta la piastra mobile, che cambia lo spazio tra le piastre. La capacità è inversamente proporzionale alla distanza. È possibile rilevare variazioni di lunghezza di 10 picometri .
- Dilatometro a biella (push rod) , il campione che può essere esaminato è nel forno. Una biella trasferisce la dilatazione termica a un estensimetro , che misura lo spostamento. Poiché il sistema di misura (biella) è esposto alla stessa temperatura del campione e quindi si espande allo stesso modo, si ottiene un valore relativo, che deve essere successivamente convertito. È possibile utilizzare materiali a bassa espansione abbinati e costruzioni differenziali per ridurre al minimo l'influenza dell'espansione della biella
- Alta risoluzione - Dilatometro laser La massima risoluzione e precisione assoluta sono possibili con un dilatometro laser di tipo Interferometro Michelson. La risoluzione sale a picometri. Inoltre, il principio della misurazione dell'interferenza offre la possibilità di precisioni molto più elevate ed è una tecnica di misurazione assoluta senza bisogno di calibrazione.
- Il dilatometro ottico è uno strumento che misura le variazioni dimensionali di un provino riscaldato a temperature che generalmente vanno da 25 a 1400 ° C. Il dilatometro ottico consente il monitoraggio delle dilatazioni e contrazioni dei materiali utilizzando un metodo senza contatto: il gruppo ottico collegato ad una fotocamera digitale cattura le immagini del provino in espansione / contrazione in funzione della temperatura con una risoluzione di circa ± 70 micrometri per pixel. Poichè il sistema permette di riscaldare il materiale e ne misura i movimenti longitudinali / verticali senza alcun contatto tra strumento e provino, è possibile analizzare i materiali più duttili, come i polimeri , così come i più fragili, come gli incoerenti polveri ceramiche per processo di sinterizzazione .
Per misurazioni più semplici in un intervallo di temperatura da 0 a 100 ° C, dove l'acqua viene riscaldata e scorre o sopra il campione. Se si devono misurare i coefficienti di dilatazione lineare di un metallo, l'acqua calda scorrerà attraverso un tubo fatto dal metallo. Il tubo si riscalda alla temperatura dell'acqua e la relativa dilatazione può essere determinata in funzione della temperatura dell'acqua.
Per la misura dell'espansione volumetrica dei liquidi si prende un grande contenitore di vetro riempito d'acqua. In un vaso di espansione (contenitore di vetro con una scala di volume accurata) con il liquido campione. Se si riscalda l'acqua, il liquido campione si espande e le variazioni di volume vengono lette. Tuttavia, deve essere presa in considerazione anche l'espansione del contenitore del campione.
Il coefficiente di espansione e retrazione dei gas non può essere misurato utilizzando il dilatometro, poiché la pressione gioca un ruolo qui. Per tali misurazioni è più adatto un termometro a gas .
I dilatometri spesso includono un meccanismo per il controllo della temperatura. Può essere un forno per misurazioni a temperature elevate (temperature fino a 2000 ° C) o un criostato per misurazioni a temperature inferiori alla temperatura ambiente. Le applicazioni metallurgiche spesso comportano sofisticati controlli della temperatura in grado di applicare precisi profili temperatura-tempo per il riscaldamento e la tempra del campione.
