დილატომეტრია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                       დილატომეტრია

დეფექტი, რომელიც გაჩნდა დილატომეტრის მიერ სათანადო გამოკვლევის გარეშე

(ლათინური დილატო - გაფართოება და ... მეტრი) - ფიზიკის ერთ-ერთი მთავარი დარგი, რომელიც სწავლობს პირველ რიგში პირდაპირ კავშირს ცდის სხეულების მოცულობებში მათზე გარე ფაქტორების გავლენისგან, როგორიცაა: წნევა, გარემო. ტემპერატურა, მაგნიტური ველები, ელექტროენერგია, მაიონებელი და გამოსხივების ემისიები და მრავალი სხვა.

ძირითადად, დილატომეტრია ყურადღებას ამახვილებს სხეულების გაფართოების შესწავლაზე გაცხელებისას და ამ უკანასკნელის ყველა სახის ცვლილებაზე, მოლეკულურ დონემდე. ამ მიზნით გამოყენებულ მოწყობილობებს ტრივიალურად უწოდებენ დილატომეტრებს.

დილატომეტრის მეცნიერების მიერ მიღებული მონაცემები აბსოლუტურად შეუცვლელია მეტალურგიაში, საავტომობილო მრეწველობაში, თვითმფრინავების წარმოებაში და სხვა უამრავ ძირითად ინდუსტრიაში.

                         დილატომეტრი

მარტივი დილატომეტრი არის საზომი მოწყობილობა სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოებისთვის

(ლათინური დილატო - გაფართოება და ბერძნულიდან μετρέω - საზომი) - საზომი მოწყობილობა, რომელიც შექმნილია სხეულის ზომის ცვლილებების გასაზომად, რომლებიც გამოწვეულია სითბოს გარეგანი ზემოქმედებით (სითბოს გაცვლის გზით), წნევა, ელექტრული და მაგნიტური ველები, მაიონებელი გამოსხივება ან სხვა ფაქტორები. დილატომეტრის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი მგრძნობელობა სხეულის ზომის აბსოლუტური ცვლილებების მიმართ.

ამ მოწყობილობის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ტიპია თერმული დილატომეტრი, რომელიც გამოიყენება ტემპერატურის მიხედვით ნიმუშის ხაზოვანი ან მოცულობითი თერმული გაფართოების გასაზომად (იხ. ფოტო). თერმული გაფართოება არის საზომი, თუ როგორ იცვლება სხეულის მოცულობა ტემპერატურის ცვლილებასთან ერთად.

არსებობს ოპტიკურ-მექანიკური, ტევადი, ინდუქციური, ინტერფერენციული, რენტგენის და რადიორეზონანსული დილატომეტრები.

ფიზიკის დარგს, რომელიც სწავლობს ასეთ პროცესებს, ეწოდება დილატომეტრია.

დილატომეტრები სითხეებისა და აირების გაფართოების გასაზომად

თხევადი და აირისებრი ნივთიერებებისთვის შესწავლილია მხოლოდ მათი მოცულობითი გაფართოება.

გათბობის ან გაგრილების დროს სითხეების თერმული გაფართოების მოცულობითი კოეფიციენტის გასაზომად გამოიყენება თხელკედლიანი ჭურჭელი, ჩვეულებრივ ცილინდრი, რომელიც დამზადებულია მინისგან ან კვარცის მინისგან, მოცულობით რამდენიმე ათეული სმ3, კაპილარული მილით, რომელიც არის ამ გემის კისერი. მილი აღჭურვილია სასწორით, რომლის განყოფილებები აჩვენებს სითხის მოცულობის შედარებით ცვლილებას. სასწორი კალიბრირებულია მოცულობის ფარდობითი ცვლილების მიხედვით გაანგარიშებით, თუ ცნობილია კაპილარების განივი ფართობი და ჭურჭლის მოცულობა, ან ექსპერიმენტულად, მოცემულ მოწყობილობაში სითხის გაფართოებაზე დაკვირვებისას, რომელსაც აქვს. კარგად არის შესწავლილი ამ თვალსაზრისით (კალიბრაცია). ექსპერიმენტებში მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ჭურჭლის მოცულობის ცვლილება, რომელიც გამოწვეულია გემის მასალის საკუთარი ხაზოვანი გაფართოებით. ეს კეთდება ან ექსპერიმენტულად, კარგად შესწავლილი სითხის გაფართოებაზე დაკვირვებით, ან გაანგარიშებით, თუ ჭურჭლის მასალის წრფივი გაფართოების კოეფიციენტის ცვლილება სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონში კარგად არის ცნობილი.

მეთოდის გაზომვის სიზუსტე და მგრძნობელობა იზრდება შესასწავლი სითხისა და ჭურჭლის მასალის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტების თანაფარდობის მატებასთან ერთად. თუ ისინი თანაბარია, ეს მეთოდი უვარგისი ხდება.

გაზომვების დროს ჭურჭელი და კაპილარის ნაწილი მთლიანად ივსება სატესტო ან კალიბრაციის სითხით ისე, რომ კაპილარში არსებული სითხის მენისკი გრადუირებული მასშტაბის ფარგლებში იყოს. შემდეგ იცვლება ჭურჭლის ტემპერატურა და თხევადი მენისკის გადაადგილება იზომება კაპილარული მილის მასშტაბით. ტემპერატურის ცნობილი ცვლილებისა და მენისკის გადაადგილების საფუძველზე, სითხის თერმული გაფართოების კოეფიციენტის მნიშვნელობა გამოითვლება იმ ტემპერატურებზე, რომლებსაც მოწყობილობა ექვემდებარებოდა დაკვირვების დროს.

როგორც წესი, ასეთი დილატომეტრი მოთავსებულია თერმოსტატში რეგულირებადი ტემპერატურის კონტროლით. ტემპერატურის გასაზომად თერმომეტრი მოთავსებულია დილატომეტრთან ახლოს (ან მასთან კონტაქტში).

ამ პროცედურის საერთო გამოყენება იქნება ტემპერატურის გაზომვა ვერცხლისწყლის ან ალკოჰოლური თერმომეტრის გამოყენებით სითხის სვეტის მენისკის გადაადგილების გაზომვით გრადუირებული მასშტაბით. ვინაიდან ვერცხლისწყალსა და ალკოჰოლს აქვთ საკმაოდ მუდმივი და კარგად შესწავლილი გაფართოების კოეფიციენტები ფართო ტემპერატურის დიაპაზონში, ეს გადაადგილებები პირდაპირ ახასიათებს ტემპერატურას.

ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტების საზომი დილატომეტრები

თითქმის ყველა ასეთი დილატომეტრი ეფუძნება მცირე და ულტრაპატარა გადაადგილების გაზომვას, რომელიც გამოწვეულია შესასწავლი ნიმუშის ხაზოვანი ზომების ცვლილებით მოწყობილობის ნაწილებთან მიმართებაში. ამიტომ, მცირე გადაადგილების გაზომვის თითქმის ნებისმიერი მეთოდი შესაფერისია ასეთ მოწყობილობებში გამოსაყენებლად.

ისტორიულად, პირველი ინსტრუმენტები იყო ბერკეტის დილატომეტრები, რომლებშიც ნიმუშის ზომის მცირე ცვლილებამ ბერკეტების სისტემის მეშვეობით გამოიწვია სასწორით აღჭურვილი მაჩვენებლის მრავალჯერ გაზრდილი გადაადგილება. ამ მოწყობილობების მაქსიმალური მგრძნობელობა არ აღემატებოდა რამდენიმე მიკრონს.

თანამედროვე დროში, ზომების მცირე ცვლილებების გასაზომად გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდი:

ოპტიკური:

ეს არის, უპირველეს ყოვლისა, ინტერფერენციული მეთოდები, გადაადგილება აღირიცხება ჩარევის ზღურბლების გადაადგილებით ინტერფერენციის შაბლონში, ხოლო მგრძნობელობა მიიღწევა ნმ ერთეულების დონეზე (Linnik ინტერფერომეტრი);

ჩრდილი, რომელიც დაფუძნებულია სინათლის მკვეთრად ფოკუსირებული გამვლელი ნაკადის ცვლილებაზე, დაბლოკილი გაუმჭვირვალე ობიექტით (ფუკოს დანა), გარჩევადობის ლიმიტი არის ათობით ნმ;

რადიო ინჟინერია:

ტევადობა, რომელშიც გადაადგილება იწვევს კონდენსატორის ტევადობის ცვლილებას, რაც, თავის მხრივ, განისაზღვრება ან ტევადობის პირდაპირი ცვლილებით ხიდის გამოყენებით, ან რხევის სიხშირის გადაადგილების განსაზღვრით წრედში, სადაც ტევადობა არის საზომი კონდენსატორი, მაქსიმალური მგრძნობელობა 1 ნმ-ზე ნაკლები;

ინდუქციური, - გადაადგილებები იწვევს საზომი კოჭის ინდუქციურობის ან ურთიერთინდუქციურობის ცვლილებას, ინდუქციურობის ცვლილებები აღირიცხება მსგავსი ტევადობის მეთოდების გამოყენებით, მაქსიმალური მგრძნობელობა 1 ნმ-ზე ნაკლებია;

მიკროტალღური მეთოდები, გადაადგილებები იწვევს თვითოსცილატორის მიკროტალღური რეზონატორის გეომეტრიული ზომების ცვლილებას, რაც ცვლის გენერირების სიხშირეს, მიღწეულია გარჩევადობა pm დონეზე;

რენტგენის დიფრაქცია, რომელიც დაფუძნებულია რენტგენის დიფრაქციით კრისტალური მედის მუდმივების პირდაპირ გაზომვაზე, გამოიყენება კვლევაში, როდესაც სხვა მეთოდები არ გამოიყენება, მაგალითად, ნიმუშის ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე ან როდესაც შეუძლებელია ნიმუშის შიგნით მოთავსება. მოწყობილობა, მაგალითად, ნიმუში არის ღრუს შიგნით. მაქსიმალური გარჩევადობა მიკრონების ერთეულების დონეზე.

დილატომეტრების მგრძნობელობის გასაზრდელად, მცირე გადაადგილების მრიცხველები ხშირად ერწყმის ბერკეტების კლასიკურ სისტემას (ეს არ ეხება რენტგენის დილატომეტრებს), მაგალითად, არის თანამედროვე დილატომეტრები, სადაც გაზომილი გადაადგილება ბერკეტების სისტემაში იწვევს დახრილობას. სარკის ან რამდენიმე სარკის, რომელიც შეინიშნება წყაროს გამოსახულების სინათლის გადაადგილებით ოპტიკური მეთოდით (ტელესკოპი).

დილატომეტრი მარქეტი საველე ნიადაგის კვლევისთვის

Marchetti ბრტყელი დილატომეტრი  არის საველე კვლევის ინსტრუმენტი. ახლა მას იყენებენ თითქმის ყველა ინდუსტრიულ ქვეყანაში. ამ ინსტრუმენტის ტესტირების პროცედურები შედის ტესტირებისა და მასალების ამერიკული საზოგადოების (ASTM) სტანდარტებსა და ევროკოდებში. მარკეტის დილატომეტრი იყო ნიადაგის მექანიკისა და გეოტექნიკური ინჟინერიის საერთაშორისო საზოგადოების (ISSMGE) ტექნიკური კომიტეტის TC16 დეტალური მონოგრაფია. ამჟამად სტანდარტიზაციის საერთაშორისო ორგანიზაცია (ISO) და სტანდარტიზაციის ევროპული კომიტეტი (CEN) მუშაობენ ამ მოწყობილობის ტესტირების სტანდარტზე.

იხ. ვიდეო - Dilatometer for Coefficient of Thermal Expansion Analysis