재료공학실험-열팽창계수와 DILATOMETER

목차

1) 열팽창계수란?
2)DILATOMETER란 무엇인가?
3)DILATOMETER로 분석가능한 데이터의 종류

본문내용

1) 열팽창계수란?
열이 이동하는 동안 분자-분자, 원자-원자 결합사이의 에너지 상태는 변화하게 된다. 에너지가 열의 형태로 고체 물질 안으로 들어올 때, 그 결합들 사이의 결합 길이가 길어지게 된다. 결국 결합길이가 길어짐에 따라 고체물질 자체의 길이가 길어지게 되는데 이를 열팽창이라고 말한다. 열팽창 되는 정도는 그 물질의 열팽창계수에 의해 표현되게 된다.
열팽창계수는 온도에 따른 일차원적인 물질의 변화와 관련이 있다. 구체적으로 말하자면 온도변화에 대한 길이의 변화로서 나타낼 수 있다.
열팽창계수에는 선팽창계수, 면팽창계수, 체적팽창계수가 있다. 특히 여기서 선팽창계수가 가장 기본이 되는데, 선팽창 계수부터 보게 되면, L0는 물질의 원래길이, L는 열을 받은 후의 길이, t 는 열을 가해줄 때의 온도라고 하자.

<중 략>

2)DILATOMETER란 무엇인가?
⇨딜라토미터는 기체와 액체 및 고체의 팽창률을 측정하는 장치이다. 고체의 선팽창률을 측정할 때는 온도 변화와, 그에 따르는 종속변인인 길이의 변화를 측정하는 것이 필요하여 그에 맞는 기기가 딜라토미터에 포함되게 된다. 길이의 변화를 측정하는 기기로는 광학지레나 간섭계, 측미계 등이 이용된다. 액체의 체적팽창률을 측정하는 데에는 온도에 따라 달라지는 부력의 차를 이용하며 질량식, 체적계식 등이 있다. 기체의 체적팽창률은 여러 온도에서의 등온곡선(等溫曲線)으로부터 실험적으로 구할 수 있다.

-딜라토미터의 기본 구조를 살펴보자.
-> Measuring System
: 반발력에 대한 저항용 스프링으로 연결된 전자식 장치를 이용한 기술을 사용하여 항상 일정한 압력으로 측정을 할 수 있게 하다. 측정 장치에서는 높은 재현성을 요구하는 길이 변화장치가 가장 핵심적인 부품이다. 보통 Invar로 제작된 재현성 높은 장치가 사용되며 매우 높은 재현성의 팽창율을 가진 재료를 사용하여 재현성과 정확도를 높여야 한다.

참고 자료

Incropera, Frank P.; DeWitt, David P. (August 9 2001). Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 5th Edition, Wiley.
Turcotte, Donald L.; Schubert, Gerald (2002). Geodynamics, 2nd Edition, Cambridge.
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_expansion_coefficient
http://en.wikipedia.org/wiki/Dilatometer
http://dilatometer.co.kr/determine/determine_main_all_2.htm
http://dilatometer.co.kr/expansion/expansion_main_all.htm