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,測量樣品的尺寸變化隨溫度或時間的函數(shù)關(guān)系的儀器。
熱膨脹系數(shù)物體由于熱膨脹儀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)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)格說來,上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似;準(zhǔn)確定義要求ΔV與ΔT無限微小,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,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)的體積對于可近似看做一維的物體,長度就是衡量其體積的決定因素,這時的熱膨脹系數(shù)可簡化定義為:單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值,這就是線膨脹系數(shù)。
對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。所以熱膨脹儀可測量固體、熔融金屬、粉末、涂料等各類樣品。
由以上的簡述,可知熱膨脹儀廣泛應(yīng)用于無機(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。