دیلاتومتر

دیلاتومتر، یک وسیله علمی است که تغییرات حجم در فرایند‌های فیزیکی و شیمیایی را اندازه میگیرد. یکی از کاربرد‌های معروف دیلاتومتر در دماسنج‌های جیوه‌ای است که در آن تغییرات ارتفاع مایع داخل لوله شیشه‌ای خوانده میشود. به دلیل اینکه جیوه در محدوده دمای محیط، نرخ انبساط ثابتی دارد، لذا تغییرات حجم رابطه‌ای مستقیم با تغییرات دما خواهد داشت.
ساختمان یک دیلاتومتر ساده برای اندازه گیری تغییرات حجمی در اثر انبساط حرارتی
کاربرد‌ها
کاربرد‌های دیلاتومتر به شرح زیر است:
مطالعه آلیاژ‌های فلزی
تغییر شکل مارتنزیتی
مطالعات مربوط به انبساط حرارتی
اندازه گیری دمای گذار با توجه به انبساط و انقباض حجم داخل لوله
نمایش فرایند‌های واکنش شیمیایی، به خصوص واکنش‌هایی که تغییرات قابل توجه حجم را به همراه دارند.
گفتنی است که انبساط حرارتی یک پارامتر مهم مهندسی است.
221.973x221.973پیکسل
انواع دیلاتومتر‌ها
دیلاتومتر‌ها انواع مختلفی دارند، در ادامه به هریک از آنها میپردازیم:
دیلاتومترهای ظرفیتی، که یک صفحه موازی با یک صفحه ثابت و یک صفحه متحرک دارند. وقتی که طول نمونه تغییر میکند، در واقع صفحه متحرک جابجا میشود. در نتیجه فاصله بین صفحات تغییر میکند. ظرفیت دیلاتومتر‌ها با فاصله بین صفحات رابطه معکوس دارند. دقت این نوع از دیلاتومتر‌ها تا 10 پیکومتر میتواند باشد.
دیلاتومتر‌های دارای میله اتصال: در این حالت نمونه‌ی مورد مطالعه داخل یک کوره قرار دارد. یک میله اتصال انبساط حرارتی نمونه را به یک کرنش سنج منتقل میکند. به دلیل اینکه سیستم اندازه گیری (میله اتصال) نیز به اندازه دمای نمونه افزایش می‌یابد لذا باید با استفاده از روابط مربوط به انبساط خطای حاصل از آن را نیز بر طرف نمود. استفاده از مواد با ضریب انبساط کم و ساختار‌های دیفرانسیلی، میتوان خطاهای حاصل از انبساط حرارتی میله اتصال را به حداقل رساند.
دیلاتومتر‌های لیزری با بزرگنمایی بالا: با کمک این دیلاتومتر‌ها میتوان به بزرگنمایی‌های بالا و دقت‌های بسیار خوبی دست پیدا کرد. به طوری که بزرگنمایی‌ها تا پیکومتر نیز میرسند. با استفاده از روش‌های اندازه گیری در این نوع دیلاتومتر میتوان حتی به بزرگنمایی‌های بالاتر و همچنین اندازه گیری‌های دقیق‌تر بدون نیاز به کالیبراسیون دست پیدا کرد.
دیلاتومتر‌های نوری: وسیله‌ای مناسب برای اندازه گیری تغییرات ابعاد نمونه در محدوده دمایی 25 درجه سانتیگراد تا 1400 درجه سانتیگراد میباشد. دیلاتومتر‌های نوری اجازه ثبت و نمایش ادغام و انبساط مواد را بدون برخورد با نمونه میدهند. این روش بدین صورت است که بخش نوری به دوربین‌های دیجیتالی متصل هستند که با ضریب بزرگنمایی 70 میکرو متر در هر پیکسل از نمونه در حال انبساط به صورت تابعی از دما عکس برداری میکند. به دلیل اینکه این سیستم اجازه ثبت تغییرات حجمی و طولی ماده در اثر تغییرات دما را بدون هیچگونه تماس با نمونه مهیا کرده است، لذا از این دیلاتومتر‌ها میتوان برای بررسی مواد با انعطاف پذیری بالا مانند پلیمر‌ها، به خوبی مواد ترد‌تر مانند سرامیک‌ها استفاده کرد.
برای اندازه گیری راحت‌تر در محدوده دمایی 0 تا 100 درجه سانتیگراد، میتوان از آب مایع استفاده کرد.اگر هدف اندازه گیری ضریب انبساط خطی جسم است آب داغ میتواند داخل لوله‌ای از جنس همان فلز عبور کند. لذا دمای لوله تا دمای فعلی آب افزایش خواهد یافت و انبساط نسبی میتواند به عنوان تابعی از دمای آب محاسبه شود.
همچنین میتوان انبساط‌های حجمی را نیز برای مایع‌هایی که داخل مخزن‌های شیشه‌ای پر از آب قرار دارند محاسبه کرد. بدین صورت که اگر دمای آب افزایش پیدا کند، مایع نمونه نیز منبسط شده و تغییرات حجم ثبت میشود. اگر چه لازم است تا انبساط حرارتی خود مخزن نیز در نظر گرفته شود.
گفتنی است که انبساط و انقباض گاز‌ها با استفاده از دیلاتومتر‌ها امکان پذیر نیست. زیرا فشار در گاز‌ها اهمیت پیدا میکند. برای اندازه گیری انبساط گاز‌ها میتوان از دماسنج‌های گازی استفاده کرد.
دیلاتومتر‌ها معمولا سیستمی برای کنترل دما نیز دارند. ممکن است از یک کوره برای اندازه گیری در دماهای بالا و یا از یک سرماسنج برای اندازه گیری در دماهای پایین‌تر از دمای اتاق استفاده شود. برای اندازی گیری با دیلاتومتر‌ها در متالورژی معمولا از یک سیستم کنترل حرارت پیچیده برای ایجاد یک نمودار دما- زمان دقیق استفاده میشود.