Nr ćwiczenia |
Temat : Oznaczanie współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej skał. |
Data: 97.10.15 |
XIV |
RAFAŁ BRACH KRZYSZTOF MUCHA WOJCIECH NOWAK
|
|
Dla oznaczenia współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej wykorzystuje się metodę dylatometryczną polegającą na bezpośrednim pomiarze rozszerzającej się próbki skalnej pod wpływem wzrastającej temperatury.
Współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej , charakteryzuje zdolność skały do zmiany swoich wymiarów liniowych podczas przyrostu temperatury:
gdzie:
L - początkowa długość nieobciążonej próbki [m]
L - zmiana wymiarów liniowych [m]
T - przyrost temperatury [K]
Naprężenia termiczne σT są to naprężenia pojawiające się w skale w wyniku nierównomiernego rozszerzania się poszczególnych ziarn mineralnych skały. Przy uwzględnieniu rozszerzalności liniowej:
Naprężenia termiczne σT obliczone przy uwzględnieniu rozszerzalności liniowej równe są naprężeniom potrzebnym do ściśnięcia wydłużającej się próbki do wymiarów początkowych.
Rodzaj skał |
kwarcyt |
|||||||||||
L - długość początkowa próbki [mm] |
54,86 |
|||||||||||
a x b - szerokość x wysokość próbki [mm] |
11,8 x 10,9 |
|||||||||||
Wskazania miernika temperatury i czujnika zegarowego |
||||||||||||
Temp. |
przemieszczenia |
Temp. |
przemieszczenia |
Temp. |
przemieszczenia |
|||||||
|
ogrzewanie |
chłodzenie |
|
ogrzewanie |
chłodzenie |
|
ogrzewanie |
chłodzenie |
||||
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 |
0 0 0 0 0 0 0 0 0,01 0,01 |
|
220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 |
0,02 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 |
0,01 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,1 0,11 0,12 0,13 |
420 440 460 480 500 540 520 560 580 600 |
0,11 0,12 0,13 0,145 0,16 0,17 0,18 0,19 0,205 0,22 |
0,14 0,15 0,16 0,175 0,185 0,2 0,21 0,22 0,22 0,22 |
||||
Wartość współczynników cieplnej rozszerzalności liniowej dla przyjętych zakresów obliczeniowych |
||||||||||||
Zakres |
L [mm] |
T [K] |
1/K] |
|||||||||
1 2 3 4 5 |
0,01 0,1 0,03 0,03 0,03 |
40 200 40 60 40 |
4,55*10-6 9,11*10-6 1,37*10-5 9,11*10-6 1,37*10-5 |
|||||||||
- współczynnik cieplnej rozszerzalności dla danego rodzaju skał [1/K] |
1,0025*10-5 |
|||||||||||
σT - naprężenia termiczne [Pa] |
|
|||||||||||
Wnioski:
Porównując wartość tablicową współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej dla kwarcytu równej 1,1*10-5 [1/K] i współczynnika otrzymanego przez uśrednienie pięciu współczynników jednostkowych, wykazuje nieznaczną odchyłkę. Nieliniowy rozkład przyrostu długości próbki i w konsekwencji pięć jednostkowych współczynników cieplnej rozszerzalności liniowej wskazuje, że poszczególne cząstki skały rozszerzały się nierównomiernie.
Wyszukiwarka