Hệ Số Giãn Nở Nhiệt. Hệ Số Giãn Nở Thể Tích

Liên kết giữa các phần tử của chất lỏng, như chúng ta biết, yếu hơn giữa các phân tử trong chất rắn. Do đó, cần mong đợi rằng với cùng một sự nung nóng, chất lỏng nở ra ở mức độ lớn hơn chất rắn. Điều này thực sự được xác nhận bởi kinh nghiệm.

Đổ chất lỏng màu (nước hoặc tốt hơn là dầu hỏa) vào một bình có cổ hẹp và dài đến nửa cổ bình và đánh dấu mức chất lỏng bằng vòng cao su. Sau đó, ta hạ bình vào bình có nước nóng. Đầu tiên, mức chất lỏng trong cổ bình sẽ giảm xuống, sau đó mức sẽ bắt đầu tăng và cao hơn đáng kể so với mức ban đầu. Điều này là do lúc đầu tàu nóng lên và thể tích của nó tăng lên. Điều này làm cho mực chất lỏng giảm xuống. Sau đó, chất lỏng được làm nóng. Mở rộng ra, nó không chỉ lấp đầy thể tích tăng lên của tàu mà còn vượt quá thể tích này một cách đáng kể. Do đó, chất lỏng nở ra nhiều hơn chất rắn.

Hệ số nhiệt độ của sự giãn nở theo thể tích của chất lỏng lớn hơn đáng kể so với hệ số của sự giãn nở theo thể tích chất rắn; chúng có thể đạt đến giá trị 10 -3 K -1.

Chất lỏng không thể được làm nóng nếu không làm nóng bình chứa nó. Do đó, chúng ta không thể quan sát sự giãn nở thực sự của chất lỏng trong bình, vì sự nở ra của bình đánh giá thấp hơn sự gia tăng thể tích rõ ràng của chất lỏng. Tuy nhiên, hệ số nở thể tích của thủy tinh và các chất rắn khác thường nhỏ hơn nhiều so với hệ số nở thể tích của chất lỏng, và với các phép đo không chính xác lắm, có thể bỏ qua việc tăng thể tích của bình.

Tính năng giãn nở của nước

Chất lỏng phổ biến nhất trên Trái đất - nước - có những tính chất đặc biệt giúp phân biệt nó với các chất lỏng khác. Trong nước khi đun nóng từ 0 đến 4oC thì thể tích không tăng mà giảm đi. Chỉ ở 4 ° C thể tích của nước bắt đầu tăng lên khi đun nóng. Do đó, ở 4 ° C, thể tích của nước là nhỏ nhất và tỷ trọng là lớn nhất *. Hình 9.4 cho thấy một ví dụ về tỷ trọng của nước so với nhiệt độ.

* Những dữ liệu này đề cập đến nước ngọt (tinh khiết về mặt hóa học). Có nước biển mật độ cao nhất quan sát được vào khoảng 3 ° C.

Tính chất đặc biệt được chú ý của nước có ảnh hưởng lớn đến bản chất của quá trình trao đổi nhiệt trong các thủy vực. Khi nước nguội, lúc đầu, mật độ lớp trên tăng lên và giảm xuống. Nhưng sau khi không khí đạt đến nhiệt độ 4 ° C, việc làm lạnh thêm đã làm giảm mật độ và các lớp nước lạnh vẫn còn trên bề mặt. Kết quả là ở các vực nước sâu, dù ở nhiệt độ không khí rất thấp, nước cũng có nhiệt độ khoảng 4 ° C.

Khối lượng chất lỏng và chất rắn tăng tỉ lệ thuận với sự tăng nhiệt độ. Một điểm bất thường được tìm thấy gần mặt nước: mật độ của nó là tối đa ở 4 ° C.

§ 9.4. Tính toán và sử dụng sự giãn nở nhiệt của các cơ thể trong công nghệ

Mặc dù kích thước tuyến tính và thể tích của các vật thể thay đổi ít khi có sự thay đổi về nhiệt độ, tuy nhiên, sự thay đổi này thường phải được tính đến trong thực tế; Đồng thời, hiện tượng này được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày và công nghệ.

Có tính đến sự giãn nở nhiệt của các vật thể

Sự thay đổi kích thước của chất rắn do sự giãn nở nhiệt dẫn đến sự xuất hiện của các lực đàn hồi rất lớn nếu các vật thể khác ngăn cản sự thay đổi kích thước này. Ví dụ, một dầm cầu bằng thép có tiết diện 100 cm 2 khi bị nung nóng từ -40 ° C vào mùa đông đến +40 ° C vào mùa hè, nếu các gối đỡ không thể kéo dài ra, sẽ tạo ra một áp lực lên các gối đỡ (ứng suất). đến 1,6 10 8 Pa, tức là tác dụng lên giá đỡ một lực 1,6 10 6 N.

Các giá trị đã cho có thể nhận được từ định luật Hooke và công thức (9.2.1) về sự giãn nở vì nhiệt của các vật thể.

Theo định luật Hooke, ứng suất cơ học ,ở đâu - độ giãn dài tương đối, a E- Mô đun của Young. Theo (9.2.1) ... Thay giá trị này của độ giãn dài tương đối trong công thức cho định luật Hooke, chúng ta nhận được

(9.4.1)

Steel có mô-đun của Young E= 2,1 10 11 Pa, hệ số nhiệt độ của giãn nở tuyến tính α 1 = 9 10 -6 K -1. Thay những dữ liệu này vào biểu thức (9.4.1), chúng tôi nhận được rằng tại Δ t= 80 ° C ứng suất cơ σ = 1,6 10 8 Pa.

Bởi vì S= 10 -2 m 2 thì lực F = σS = 1,6 10 6 N.

Để chứng minh các lực xuất hiện khi một thanh kim loại nguội đi, có thể làm thí nghiệm sau. Ta nung nóng một thanh sắt có một lỗ ở đầu, trong đó có một thanh gang được đưa vào (hình 9.5). Sau đó, chúng tôi sẽ lắp thanh này vào một giá đỡ kim loại lớn có rãnh. Khi nguội, thanh co lại, và lực đàn hồi mạnh như vậy sinh ra trong đó làm cho thanh gang bị gãy.

Sự giãn nở nhiệt của các cơ thể phải được tính đến khi thiết kế nhiều kết cấu. Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng các cơ thể có thể giãn nở hoặc co lại một cách tự do khi nhiệt độ thay đổi.

Ví dụ, không thể kéo các dây điện báo chặt chẽ, cũng như các dây của đường dây điện (đường dây điện) giữa các giá đỡ. Vào mùa hè, độ võng của dây điện nhiều hơn đáng kể so với mùa đông.

Các đường ống dẫn hơi bằng kim loại, cũng như các đường ống làm nóng nước, phải được cung cấp các ống uốn (bộ bù) ở dạng các vòng (Hình 9.6).

Ứng suất bên trong có thể phát sinh khi một vật thể đồng nhất bị đốt nóng không đều. Ví dụ, Chai thủy tinh hoặc một ly thủy tinh dày có thể vỡ nếu đổ vào chúng nước nóng... Trước hết, các bộ phận bên trong bình tiếp xúc với nước nóng sẽ được làm nóng. Chúng nở ra và gây áp lực mạnh lên các bộ phận lạnh bên ngoài. Do đó, việc phá hủy tàu có thể xảy ra. Một ly thủy tinh mỏng không bị vỡ khi đổ nước nóng vào, vì các bộ phận bên trong và bên ngoài của nó nóng lên nhanh chóng như nhau.

Thủy tinh thạch anh có hệ số giãn nở tuyến tính theo nhiệt độ rất thấp. Kính như vậy chịu được, mà không bị nứt, làm nóng hoặc làm mát không đồng đều. Ví dụ, nước lạnh có thể được đổ vào một bình thủy tinh thạch anh nóng đỏ, trong khi một bình thủy tinh thông thường sẽ vỡ ra trong quá trình thí nghiệm này.

Các vật liệu khác nhau trải qua quá trình gia nhiệt và làm mát định kỳ chỉ nên được kết hợp với nhau khi kích thước của chúng thay đổi như nhau khi nhiệt độ thay đổi. Điều này đặc biệt quan trọng đối với kích thước sản phẩm lớn. Vì vậy, ví dụ, sắt và bê tông nở ra giống nhau khi bị nung nóng. Đó là lý do tại sao bê tông cốt thép đã trở nên phổ biến - một giải pháp bê tông cứng đổ vào một mạng lưới thép - cốt thép (Hình 9.7). Nếu sắt và bê tông giãn nở theo những cách khác nhau, thì do sự dao động nhiệt độ hàng ngày và hàng năm, kết cấu bê tông cốt thép sẽ sớm sụp đổ.

Thêm một vài ví dụ. Các dây dẫn kim loại được hàn vào bình thủy tinh của đèn điện và ống radio được làm bằng hợp kim (sắt và niken), có cùng hệ số giãn nở với thủy tinh, nếu không thủy tinh sẽ nứt khi kim loại nóng lên. Lớp men dùng để phủ dụng cụ nấu và kim loại làm dụng cụ nấu phải có cùng hệ số giãn nở tuyến tính. Nếu không, lớp men sẽ vỡ ra khi dụng cụ nấu nướng được làm nóng và nguội.

Lực đáng kể cũng có thể phát triển trong chất lỏng nếu nó được nung nóng trong một bình kín không cho chất lỏng nở ra. Những lực này có thể dẫn đến phá hủy các mạch chứa chất lỏng. Do đó, tính chất này của chất lỏng cũng phải được tính đến. Ví dụ, hệ thống ống nước nóng luôn được trang bị một bình giãn nở nối với đỉnh của hệ thống và thông với khí quyển. Khi nước trong hệ thống ống được đun nóng, một phần nhỏ của nước đi vào thùng giãn nở, và điều này giúp loại bỏ trạng thái căng thẳng của nước và đường ống. Vì lý do tương tự, máy biến áp điện làm mát bằng dầu có bộ bảo quản dầu ở trên cùng. Khi nhiệt độ tăng, mức dầu trong thùng tăng lên, và khi dầu nguội đi, nó sẽ đi xuống.

Sự nở vì nhiệt của chất lỏng bao gồm thực tế là nó có thể thay đổi thể tích khi nhiệt độ thay đổi. Tính chất này được đặc trưng bởi t hệ số nhiệt độ của sự giãn nở thể tích , đại diện cho sự thay đổi tương đối của thể tích chất lỏng với sự thay đổi nhiệt độ một đơn vị (1 o C) và ở áp suất không đổi:

Bằng cách tương tự với tính chất về khả năng nén của chất lỏng, chúng ta có thể viết

hoặc thông qua mật độ

Sự thay đổi thể tích cùng với sự thay đổi nhiệt độ xảy ra do sự thay đổi tỷ trọng.

Đối với hầu hết các chất lỏng, hệ số  t giảm khi tăng áp suất. Hệ số  t với sự giảm tỷ trọng của các sản phẩm dầu từ 920 trước 700 kg / m 3 tăng từ 0,0006 trước 0,0008 ; cho chất lỏng làm việc của hệ thống thủy lực  t thường được coi là không phụ thuộc vào nhiệt độ. Đối với những chất lỏng này, sự gia tăng áp suất từ ​​khí quyển đến 60 MPa dẫn đến tăng trưởng  t bởi khoảng 10 – 20 % ... Hơn nữa, nhiệt độ của chất lỏng làm việc càng cao thì mức tăng càng lớn  t ... Đối với nước có áp suất tăng dần ở nhiệt độ lên đến 50 O C  t phát triển và ở nhiệt độ trên 50 O C giảm dần.

Sự hòa tan của khí

Sự hòa tan của khí - khả năng của một chất lỏng để hấp thụ (hòa tan) các chất khí tiếp xúc với nó. Tất cả các chất lỏng đều hấp thụ và hòa tan các chất khí ở mức độ này hay mức độ khác. Thuộc tính này được đặc trưng bởi hệ số hòa tan k R .

E Nếu, trong một bình kín, chất lỏng tiếp xúc với chất khí ở áp suất P 1 , sau đó khí sẽ bắt đầu hòa tan trong chất lỏng. Sau một thời gian

Sự bão hòa của chất lỏng với chất khí sẽ xảy ra và áp suất trong bình sẽ thay đổi. Hệ số hòa tan liên quan đến sự thay đổi áp suất trong bình với thể tích khí hòa tan và thể tích chất lỏng như sau

ở đâu V G - thể tích khí hòa tan ở điều kiện thường,

V f - thể tích của chất lỏng,

P 1 và P 2 - áp suất khí ban đầu và cuối cùng.

Hệ số hòa tan phụ thuộc vào loại chất lỏng, chất khí và nhiệt độ.

Ở nhiệt độ 20 ºС và áp suất khí quyển trong nước chứa khoảng 1,6% không khí hòa tan theo thể tích ( k P = 0,016 ). Với sự gia tăng nhiệt độ từ 0 trước 30 ºС hệ số hòa tan của không khí trong nước giảm dần. Hệ số hòa tan của không khí trong dầu ở nhiệt độ 20 ºС bằng khoảng 0,08 – 0,1 ... Oxy hòa tan nhiều hơn không khí, do đó hàm lượng oxy trong không khí hòa tan trong chất lỏng xấp xỉ 50% cao hơn khí quyển. Khi áp suất giảm, khí được giải phóng khỏi chất lỏng. Quá trình tiến hóa khí diễn ra mãnh liệt hơn quá trình hòa tan.

Sôi

Sự sôi là khả năng của một chất lỏng chuyển sang trạng thái khí. Nếu không, thuộc tính này của chất lỏng được gọi là không ổn định .

Chất lỏng có thể được làm sôi bằng cách tăng nhiệt độ đến các giá trị cao hơn nhiệt độ sôi ở một áp suất nhất định, hoặc bằng cách giảm áp suất đến các giá trị thấp hơn áp suất. hơi bão hòa P np chất lỏng ở nhiệt độ nhất định. Sự tạo thành bọt khí khi giảm áp suất đến áp suất của hơi bão hòa được gọi là sự sôi nguội.

Chất lỏng mà từ đó khí hòa tan trong nó đã được loại bỏ được gọi là chất đã khử khí. Trong chất lỏng như vậy, sự sôi không xảy ra ngay cả ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi ở một áp suất nhất định.

15.07.2012Tính chất vật lý của dầu thủy lực và ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất

1. Đặc tính độ nhớt, độ nhớt-nhiệt độĐộ nhớt là tiêu chí quan trọng nhất để đánh giá khả năng chịu tải của dầu thủy lực. Độ nhớt được phân biệt bằng các chỉ số động lực học và động học. Dầu bôi trơn công nghiệp và dầu thủy lực được phân loại theo ISO cấp độ nhớt dựa trên độ nhớt động học của chúng, lần lượt được mô tả là tỷ số giữa độ nhớt động lực học và tỷ trọng. Nhiệt độ tham chiếu là 40 ° C. Đơn vị đo lường chính thức ( St) đối với độ nhớt động học là m2 / s và trong ngành công nghiệp lọc dầu, đơn vị đo độ nhớt động học là cSt(centistokes) hoặc mm 2 / s. Phân loại độ nhớt ISO, DIN 51519 cho công nghiệp lỏng chất bôi trơn mô tả 18 cấp (lớp) độ nhớt từ 2 đến 1500 mm 2 / s ở nhiệt độ 40 ° C. Mỗi cấp được xác định bằng độ nhớt trung bình ở 40 ° C và với dung sai ± 10% của giá trị này. Sự phụ thuộc độ nhớt-nhiệt độ có tầm quan trọng lớnđối với dầu thủy lực. Độ nhớt tăng mạnh khi giảm nhiệt độ và giảm khi nhiệt độ tăng. Theo nghĩa thực tế, độ nhớt ngưỡng của chất lỏng (độ nhớt cho phép khi khởi động, khoảng 800-2000 mm 2 / s) là cần thiết để sử dụng trong máy bơm các loại khác nhau... Độ nhớt tối thiểu cho phép ở nhiệt độ cao được xác định bởi sự bắt đầu của giai đoạn ma sát biên. Độ nhớt tối thiểu không được thấp hơn 7-10 mm 2 / s để tránh sự mài mòn không thể chấp nhận được của máy bơm và động cơ. Các đường cong trên đồ thị độ nhớt-nhiệt độ mô tả sự phụ thuộc của độ nhớt của chất lỏng thủy lực vào nhiệt độ. Trong điều kiện tuyến tính B-T- các đường cong là hypebol. Bằng phép biến đổi toán học, những B - T- Đường cong có thể được biểu diễn dưới dạng đường thẳng. Các đường này cho phép đo độ nhớt chính xác trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Chỉ số độ nhớt (VI) là một tiêu chí B - T-phụ thuộc và B-T- đường cong - với một gradient trên đồ thị. IV của chất lỏng thủy lực càng cao thì sự thay đổi độ nhớt càng ít với sự thay đổi nhiệt độ, tức là càng nông B - T- đường cong. Dầu thủy lực gốc dầu khoáng thường có IV tự nhiên 95-100. Dầu thủy lực tổng hợp dựa trên este có IV tối đa là 140-180 và polyglycols - IV tự nhiên 180-200 (Hình 1)

Chỉ số độ nhớt cũng có thể được tăng lên bằng các chất phụ gia (phụ gia polyme phải bền cắt) được gọi là chất cải tạo VI hoặc phụ gia tăng độ nhớt. Dầu thủy lực VI cao giúp khởi động dễ dàng, giảm tổn thất hiệu suất ở nhiệt độ môi trường thấp, đồng thời cải thiện khả năng làm kín và chống mài mòn ở nhiệt độ vận hành cao. Dầu có chỉ số cao cải thiện hiệu quả của hệ thống và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận chịu mài mòn (độ nhớt càng cao ở nhiệt độ vận hành, tỷ lệ thể tích càng tốt).

2. Sự phụ thuộc của độ nhớt vào áp suất Sự phụ thuộc áp suất của độ nhớt của chất bôi trơn là nguyên nhân tạo ra khả năng chịu lực của màng bôi trơn. Độ nhớt động lực học của chất lỏng tăng khi áp suất tăng. Dưới đây là một phương pháp để kiểm soát độ nhớt động lực học so với áp suất ở nhiệt độ không đổi. Sự phụ thuộc của độ nhớt vào áp suất, cụ thể là sự tăng độ nhớt khi áp suất tăng, có ảnh hưởng tích cực trên tải cụ thể (ví dụ, trên ổ trục), do độ nhớt của màng bôi trơn tăng lên dưới tác dụng của áp suất riêng phần cao từ 0 đến 2000 atm. Độ nhớt Hfc chất lỏng tăng gấp đôi, dầu khoáng - gấp 30 lần, HFD chất lỏng - 60 lần. Điều này giải thích cho tuổi thọ sử dụng tương đối ngắn của ổ lăn nếu ( HFA, HFC) dầu bôi trơn cho Nguồn nước... Trong bộ lễ phục. Hình 2 và 3 cho thấy sự phụ thuộc của độ nhớt vào áp suất đối với các chất lỏng thủy lực khác nhau.

Các đặc tính về độ nhớt-nhiệt độ cũng có thể được mô tả bằng biểu thức hàm mũ:

η = η ο · e α P ,

Trong đó η ο - độ nhớt động lực ở áp suất khí quyển, α - hệ số phụ thuộc "độ nhớt-áp suất", R-sức ép. Vì Hfcα = 3,5 · 10 -4 atm -1; vì HFDα = 2,2 · 10 -3 atm -1; vì HLPα = 1,7 · 10 -3 atm -1

3. Mật độTổn thất của chất lỏng thủy lực trong đường ống và trong các phần tử của hệ thống thủy lực tỷ lệ thuận với khối lượng riêng của chất lỏng. Ví dụ, tổn thất áp suất tỷ lệ thuận với mật độ:

Δ P= (ρ / 2) ξ Với 2 ,

Trong đó ρ là khối lượng riêng của chất lỏng, ξ, là hệ số cản, Với Là tốc độ dòng chất lỏng, và Δ P- tổn thất áp suất. Khối lượng riêng ρ là khối lượng trên một đơn vị thể tích của chất lỏng.

ρ = m / V(kg / m 3).

Tỷ trọng của chất lỏng thủy lực được đo ở 15 ° C. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, khi thể tích của chất lỏng tăng lên khi nhiệt độ tăng. Do đó, sự thay đổi thể tích của chất lỏng khi đun nóng xảy ra theo phương trình

Δ V=VΒ nhiệt độ Δ T,

Dẫn đến sự thay đổi về mật độ:

Δρ = ρ β tỷ lệ Δ T.

Trong điều kiện thủy tĩnh ở nhiệt độ từ -5 đến +150 ° C, ứng dụng là đủ công thức tuyến tính vào phương trình trên. Hệ số giãn nở thể tích nhiệt β temp có thể được áp dụng cho tất cả các loại chất lỏng thủy lực.

Vì hệ số giãn nở nhiệt của dầu khoáng xấp xỉ 7 · 10 -4 K -1, thể tích của chất lỏng thủy lực tăng 0,7% nếu nhiệt độ của nó tăng 10 ° C. Trong bộ lễ phục. 5 cho thấy sự phụ thuộc của thể tích chất lỏng thủy lực vào nhiệt độ.

Mối quan hệ mật độ-áp suất của chất lỏng thủy lực cũng nên được đưa vào đánh giá thủy tĩnh vì khả năng nén của chất lỏng ảnh hưởng tiêu cực đến chúng đặc điểm năng động... Sự phụ thuộc của mật độ vào áp suất có thể được đọc đơn giản từ các đường cong tương ứng (Hình 6).

4. Khả năng nén Khả năng nén của chất lỏng thủy lực gốc dầu khoáng phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Ở áp suất lên đến 400 atm và nhiệt độ lên đến 70 ° C, giới hạn cho các hệ thống công nghiệp, khả năng nén phù hợp với hệ thống. Chất lỏng thủy lực được sử dụng trong hầu hết các hệ thống thủy lực có thể được coi là không nén được. Tuy nhiên, ở áp suất từ ​​1000 đến 10.000 atm, có thể quan sát thấy những thay đổi về khả năng nén của môi chất. Độ nén được biểu thị bằng hệ số β hoặc môđun M(hình 7, M = ĐẾN).

M= 1 / β atm = 1 / β · 10 5 N · m 2 = 1 / β · 10 5 Pa.

Sự thay đổi về thể tích có thể được xác định bằng cách sử dụng phương trình

Δ V=V · β( P tối đa - R bắt đầu)

Ở đâu Δ V- thay đổi về khối lượng; R tối đa - áp suất tối đa;R bắt đầu - áp suất ban đầu.

5. Sự hòa tan của khí, cavitationKhông khí và các chất khí khác có thể tan trong chất lỏng. Chất lỏng có thể hấp thụ khí cho đến khi nó bão hòa. Điều này sẽ không ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của chất lỏng. Độ hòa tan của một chất khí trong chất lỏng phụ thuộc vào thành phần cơ bản của loại khí, áp suất và nhiệt độ. Ở áp suất lên đến ≈300 atm. độ tan của chất khí tỉ lệ với áp suất và tuân theo định luật Henry.

V G = V FΑ V P / P o,

Ở đâu VG- thể tích khí hòa tan; V F - thể tích của chất lỏng, R o - Áp suất khí quyển, P- Áp suất chất lỏng; α V - Hệ số phân bố Bunsen (1,013 mbar, 20 ° С). Hệ số Bunsen phụ thuộc nhiều vào chất lỏng cơ bản và cho biết bao nhiêu (%) khí được hòa tan trên một đơn vị thể tích của chất lỏng trong điều kiện bình thường... Khí hòa tan có thể tách khỏi chất lỏng thủy lực ở áp suất tĩnh thấp (tốc độ dòng chảy cao và ứng suất cắt cao) cho đến khi đạt đến điểm bão hòa mới. Tốc độ chất khí rời khỏi chất lỏng thường lớn hơn tốc độ chất khí bị chất lỏng hấp thụ. Khí rời khỏi chất lỏng dưới dạng bong bóng làm thay đổi khả năng nén của chất lỏng giống như bọt khí. Ngay cả ở áp suất thấp, một lượng nhỏ không khí có thể làm giảm đáng kể tính không nén của chất lỏng. Trong các hệ thống di động có tốc độ lưu thông chất lỏng cao, hàm lượng không khí không hòa tan có thể đạt giá trị lên đến 5%. Không khí không hòa tan này có ảnh hưởng rất tiêu cực đến hiệu suất, khả năng chịu tải và động lực học của hệ thống (xem phần 6 - khử khí và phần 7 - tạo bọt). Vì khả năng nén của chất lỏng trong hệ thống thường rất nhanh, các bong bóng khí có thể đột ngột nóng lên đến nhiệt độ cao(nén đoạn nhiệt). Trong những trường hợp cực đoan, có thể đạt đến nhiệt độ bốc cháy của chất lỏng và có thể xảy ra các hiệu ứng vi diesel. Các bong bóng khí cũng có thể nổ trong máy bơm do bị nén, có thể dẫn đến hư hỏng do xói mòn (đôi khi được gọi là cavitation hoặc giả cavitation). Tình hình có thể trở nên trầm trọng hơn nếu bong bóng hơi hình thành trong chất lỏng. Do đó, hiện tượng xâm thực xảy ra khi áp suất giảm xuống thấp hơn khả năng hòa tan của chất khí hoặc thấp hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng. Sự tạo khoang chủ yếu xảy ra ở hệ thống mở với một khối lượng không đổi, nghĩa là, sự nguy hiểm của hiện tượng này có liên quan đến các mạch đầu vào và đầu ra và máy bơm. Nó có thể được gây ra bởi áp suất tuyệt đối quá thấp dẫn đến tổn thất tốc độ dòng chảy trong phạm vi hẹp mặt cắt ngang, trên bộ lọc, ống góp và van tiết lưu, do đầu vào quá nhiều hoặc mất áp suất do độ nhớt của chất lỏng quá nhiều. Khe hở có thể dẫn đến xói mòn máy bơm, giảm hiệu suất, đỉnh áp suất và tiếng ồn quá mức. Hiện tượng này có thể ảnh hưởng xấu đến độ ổn định của bộ điều chỉnh tiết lưu và gây ra hiện tượng sủi bọt trong thùng chứa nếu hỗn hợp lỏng-nước được đưa trở lại thùng chứa ở áp suất khí quyển.

6. Mất hiệu lựcKhi chất lỏng thủy lực được đưa trở lại bể chứa, dòng chất lỏng có thể cuốn theo không khí vào bên trong nó. Điều này có thể là do đường ống bị rò rỉ trong quá trình co thắt và một phần chân không. Sự hỗn loạn trong bể chứa hoặc sự xâm thực cục bộ cho thấy sự hình thành các bọt khí trong chất lỏng. Không khí bị mắc kẹt theo cách này phải thoát ra bề mặt của chất lỏng, nếu không, nếu nó xâm nhập vào máy bơm, nó có thể làm hỏng các thành phần khác của hệ thống. Tốc độ bọt khí nổi lên bề mặt phụ thuộc vào đường kính của bọt khí, độ nhớt của chất lỏng, mật độ và chất lượng của dầu gốc. Dầu gốc có chất lượng và độ tinh khiết càng cao thì quá trình khử hóa xảy ra càng nhanh. Dầu có độ nhớt thấp thường khử mùi nhanh hơn dầu gốc có độ nhớt cao. Điều này là do tốc độ tăng bong bóng.

C = (ρ FL -ρ L) Χ / η,

Đâu ρ FL- khối lượng riêng của chất lỏng; ρ L- mật độ không khí; η - độ nhớt động lực học; X là hằng số phụ thuộc vào khối lượng riêng và độ nhớt của chất lỏng. Hệ thống phải được thiết kế sao cho không khí không lọt vào chất lỏng và nếu bị cuốn vào, bọt khí có thể dễ dàng thoát ra ngoài. Các khu vực quan trọng là bể chứa, phải được trang bị vách ngăn và vách ngăn khí, cấu hình đường ống và mạch điện. Các chất phụ gia không thể ảnh hưởng tích cực đến đặc tính khử khí của chất lỏng thủy lực. Chất hoạt động bề mặt (đặc biệt là chất chống tạo bọt gốc silicone) và chất gây ô nhiễm (như mỡ bôi trơn và chất ức chế ăn mòn) ảnh hưởng xấu đến đặc tính khử bọt của dầu thủy lực. Dầu khoáng nói chung có đặc tính khử mùi tốt hơn dầu chống cháy. Thuộc tính khử âm HPLD chất lỏng thủy lực có thể được so sánh với các đặc tính của chất lỏng thủy lực HLP.Thử nghiệm để xác định các đặc tính khử mùi được mô tả trong tiêu chuẩn DIN 51 381. Phương pháp này bao gồm việc ép không khí vào dầu. Số tắt tiếng là thời gian để không khí (trừ 0,2%) rời khỏi chất lỏng ở nhiệt độ 50 ° C trong các điều kiện quy định. Tỷ trọng của không khí phân tán được xác định bằng cách đo tỷ trọng của hỗn hợp dầu-không khí.

7. Tạo bọtSự tạo bọt bề mặt xảy ra khi tốc độ khử bọt khí cao hơn tốc độ bọt khí vỡ ra trên bề mặt chất lỏng, tức là khi có nhiều bong bóng được tạo thành hơn những bong bóng bị phá hủy. Trong trường hợp xấu nhất, bọt này có thể được ép ra khỏi bể qua các lỗ hoặc được đưa vào máy bơm. Các chất chống tạo bọt gốc silicone hoặc không chứa silicone có thể đẩy nhanh quá trình phá vỡ bong bóng bằng cách giảm sức căng bề mặt của bọt. Chúng cũng ảnh hưởng tiêu cực đến đặc tính khử khí của chất lỏng, có thể gây ra các vấn đề về khả năng nén và tạo bọt khí. Vì vậy, phụ gia chống tạo bọt được sử dụng với nồng độ rất thấp (≈ 0,001%). Nồng độ của chất chống tạo bọt có thể giảm dần do quá trình lão hóa và lắng đọng trên bề mặt kim loại Ngoài ra, các vấn đề về bọt thường phát sinh khi sử dụng chất lỏng cũ, đã hoạt động. Việc bơm chất chống tạo bọt tiếp theo chỉ nên được thực hiện sau khi tham khảo ý kiến ​​của nhà sản xuất chất lỏng thủy lực. Thể tích bọt hình thành trên bề mặt chất lỏng được đo theo thời gian (ngay lập tức, sau 10 phút) và lúc nhiệt độ khác nhau(25 và 95 ° C). Chất hoạt động bề mặt, chất tẩy rửa hoặc chất phân tán, chất bẩn dầu mỡ, chất ức chế ăn mòn, chất tẩy rửa, chất lỏng cắt, sản phẩm phụ của quá trình oxy hóa, v.v. có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của phụ gia chống tạo bọt.

8. khử nhũ tươngKhử nhũ tương là khả năng của chất lỏng thủy lực để đẩy lùi nước xâm nhập. Nước có thể xâm nhập vào chất lỏng thủy lực do rò rỉ từ bộ trao đổi nhiệt, hình thành nước ngưng tụ trong các bể chứa do sự thay đổi đáng kể về mức dầu, khả năng lọc kém, nhiễm bẩn nước do các phớt bị lỗi và điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nước trong chất lỏng thủy lực có thể gây ra ăn mòn, tạo bọt khí trong máy bơm, tăng ma sát và mài mòn, đồng thời đẩy nhanh sự xuống cấp của chất đàn hồi và chất dẻo. Nước tự do phải được xả ra khỏi thùng chứa chất lỏng thủy lực càng sớm càng tốt qua vòi thoát nước... Ô nhiễm từ chất lỏng cắt hòa tan trong nước, đặc biệt là trên máy công cụ, có thể gây ra sự hình thành cặn dính sau khi nước bay hơi. Điều này có thể gây ra sự cố trong máy bơm, van và xi lanh. Chất lỏng thủy lực phải đẩy lùi nhanh chóng và hoàn toàn nước đã xâm nhập vào nó. Sự khử nhũ tương được xác định bởi DIN 51 599, nhưng phương pháp này không áp dụng được cho chất lỏng thủy lực có chứa chất phân tán chất tẩy rửa ( DD) chất phụ gia. Khử nhũ tương là thời gian cần thiết để tách hỗn hợp dầu và nước. Các thông số khử nhũ tương là: ... độ nhớt lên đến 95 mm 2 / s ở 40 ° C; nhiệt độ thử nghiệm 54 ° C; ... độ nhớt> 95 mm 2 / s; nhiệt độ 82 ° C. Trong dầu thủy lực có chứa DD phụ gia, nước, chất bẩn lỏng và rắn được giữ ở dạng huyền phù. Chúng có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng hệ thống lọc phù hợp mà không cần sử dụng chức năng thủy lực của máy, ngoại trừ tác động tiêu cựcđối với chất lỏng thủy lực. Cho nên DD Chất lỏng thủy lực thường được sử dụng trong máy công cụ thủy tĩnh và hệ thống thủy lực di động. Đối với các máy có tốc độ tuần hoàn cao, đòi hỏi sự sẵn sàng hoạt động liên tục và thường xuyên tiếp xúc với nguy cơ nước và các chất gây ô nhiễm khác, việc sử dụng chất lỏng làm sạch thủy lực là một lĩnh vực ưu tiên. Chất lỏng thủy lực có đặc tính khử nhũ tương được khuyến khích sử dụng trong các cửa hàng luyện và cán thép, nơi có lượng nước lớn và tốc độ tuần hoàn thấp cho phép tách nhũ tương trong bể. Các đặc tính khử nhũ tương ở dạng sửa đổi được sử dụng để xác định khả năng tương thích của thiết bị với dầu thủy lực. Sự lão hóa của chất lỏng thủy lực sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến các đặc tính khử nhũ tương.

9. Điểm đổĐiểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất tại đó chất lỏng vẫn là chất lỏng. Mẫu chất lỏng được làm lạnh một cách có hệ thống và được kiểm tra tính lưu động ở mỗi lần nhiệt độ giảm 3 ° C. Các thông số như điểm đông đặc và độ nhớt cắt xác định nhiệt độ thấp nhất mà dầu có thể được sử dụng bình thường.

10. Ăn mòn đồng (thử nghiệm dải đồng)Đồng và các vật liệu chịu lực bằng đồng thường được sử dụng trong các hệ thống thủy lực. Các vật liệu như đồng thau, đồng đúc hoặc đồng nung kết được tìm thấy trong các bộ phận chịu lực, thanh dẫn hướng hoặc cụm điều khiển, thanh trượt, máy bơm thủy lực và động cơ. Ống đồngđược sử dụng trong hệ thống làm mát. Ăn mòn đồng có thể dẫn đến sự cố của toàn bộ hệ thống thủy lực, do đó, thử nghiệm ăn mòn dải đồng được thực hiện để thu được thông tin về độ ăn mòn của chất lỏng cơ bản và phụ gia đối với các vật liệu có chứa đồng. Phương pháp thử độ ăn mòn của chất lỏng thủy lực gốc khoáng, tức là chất lỏng có thể phân hủy sinh học, liên quan đến kim loại màu được gọi là phương pháp Linde (phương pháp lựa chọn để kiểm tra độ ăn mòn của dầu phân hủy sinh học liên quan đến hợp kim đồng) ( SAE Bản tin Kỹ thuật 981 516, tháng 4 năm 1998), còn được gọi là VDMA 24570 (VDMA 24570 - Chất lỏng thủy lực phân hủy sinh học - Tác động lên hợp kim màu 03-1999 bằng tiếng Đức). Theo tiêu chuẩn DIN 51 759, sự ăn mòn trên một dải đồng có thể biểu hiện dưới dạng đổi màu hoặc bong tróc. Dải đồng mài được ngâm trong chất lỏng thử nghiệm trong một thời gian xác định ở nhiệt độ xác định. Dầu thủy lực và dầu bôi trơn thường được thử nghiệm ở 100 ° C. Mức độ ăn mòn được đánh giá theo điểm: 1 - thay đổi màu sắc nhẹ; 2 - đổi màu vừa phải; 3 - sự đổi màu mạnh mẽ; 4 - ăn mòn (sẫm màu).

11. Hàm lượng nước (phương pháp Karl Fischer)Nếu nước đi vào hệ thống thủy lực, một phần được phân tán mịn, để nó thâm nhập vào pha dầu, tùy thuộc vào tỷ trọng của chất lỏng thủy lực, nước cũng có thể thoát ra khỏi pha dầu. Khả năng này phải được tính đến khi lấy mẫu để xác định hàm lượng nước. Xác định hàm lượng nước tính bằng mg / kg (khối lượng) bằng phương pháp Karl Fischer gắn liền với việc đưa dung dịch Karl Fischer vào với phép chuẩn độ trực tiếp hoặc gián tiếp.

12. Chống lão hóa (phương pháp Baader)Đây là một nỗ lực nhằm tái tạo nghiên cứu về tác động của không khí, nhiệt độ và oxy đối với chất lỏng thủy lực trong môi trường phòng thí nghiệm. Một nỗ lực đã được thực hiện để đẩy nhanh quá trình lão hóa của dầu thủy lực một cách giả tạo bằng cách tăng nhiệt độ lên trên mức ứng dụng thực tế cũng như mức oxy khi có mặt chất xúc tác kim loại. Sự gia tăng độ nhớt và sự gia tăng số lượng axit (axit tự do) được ghi lại và đánh giá. Kết quả của các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được chuyển thành điều kiện thực tế... Phương pháp Baader là một cách thực tế để làm già dầu thủy lực và bôi trơn. Trong một khoảng thời gian xác định trước, các mẫu được làm già ở nhiệt độ và áp suất dòng khí xác định trước bằng cách nhúng định kỳ một cuộn dây đồng vào dầu, hoạt động như một chất tăng tốc quá trình oxy hóa. Phù hợp với DIN 51 554-3 C, CL và CLP chất lỏng và HL, HLP, NM Dầu thủy lực được kiểm tra độ ổn định oxy hóa ở 95 ° C. Số xà phòng hóa được biểu thị bằng mg KOH / g.

13. Khả năng chống lão hóa (phương pháp TOST) Độ ổn định oxy hóa của dầu tuabin hơi và dầu thủy lực có chứa phụ gia được xác định theo DIN 51 587. Phương pháp TOSTđã được sử dụng trong nhiều năm để thử nghiệm dầu tuabin và chất lỏng thủy lực gốc dầu khoáng. Đã sửa đổi (không có nước) khô TOST phương pháp được sử dụng để xác định khả năng chống oxy hóa của dầu thủy lực dựa trên các este. Sự lão hóa của dầu bôi trơn được đặc trưng bởi sự gia tăng số lượng axit khi dầu tiếp xúc với oxy, nước, thép và đồng trong tối đa 1000 giờ ở 95 ° C (đường cong trung hòa với sự lão hóa). Lượng axit tăng tối đa cho phép là 2 mg KOH / g sau 1000 giờ.

14. Số axit (số trung hòa)Số axit trong dầu thủy lực tăng lên do lão hóa, quá nhiệt hoặc oxy hóa. Kết quả là các sản phẩm bị lão hóa có thể tấn công các máy bơm và ổ trục trong hệ thống thủy lực. Do đó, số axit là tiêu chí quan trọngđánh giá tình trạng của chất lỏng thủy lực. Số axit cho biết lượng chất có tính axit hoặc kiềm trong dầu bôi trơn. Axit trong dầu khoáng có thể tấn công các vật liệu xây dựng trong hệ thống thủy lực. Hàm lượng axit cao là không mong muốn vì nó có thể là kết quả của quá trình oxy hóa.

15. Tính chất chống oxy hóa bảo vệ liên quan đến thép / kim loại đenCác đặc tính chống oxy hóa của tuabin và dầu thủy lực có chứa phụ gia liên quan đến thép / kim loại đen được xác định theo tiêu chuẩn DIN 51 585.Chất lỏng thủy lực thường chứa nước phân tán, hòa tan hoặc tự do, do đó chất lỏng thủy lực phải bảo vệ chống ăn mòn cho tất cả các bộ phận bị ướt trong mọi điều kiện vận hành, kể cả nhiễm nước. Phương pháp thử này đo tính năng của phụ gia chống ăn mòn trong một số điều kiện hoạt động khác nhau. Dầu thử được trộn với nước cất (phương pháp A) hoặc với dầu nhân tạo nước biển(phương pháp B), khuấy liên tục (trong 24 giờ ở 60 ° C) bằng một thanh thép nhúng vào hỗn hợp. Thanh thép sau đó được kiểm tra độ ăn mòn. Kết quả cho phép chúng tôi đánh giá độ chống ăn mòn tính chất bảo vệ dầu liên quan đến các thành phần thép tiếp xúc với nước hoặc hơi nước: độ ăn mòn 0 có nghĩa là không bị ăn mòn, lớp 1 - ăn mòn nhẹ; cấp 2 - ăn mòn vừa phải; cấp 3 - ăn mòn nghiêm trọng.

16. Đặc tính chống mài mòn (máy bốn bóng Vỏ bọc; VKA, DIN 51350) Bộ máy bốn bóng của công ty Vỏ bọc dùng để đo các đặc tính chống mài mòn và cực áp của chất lỏng thủy lực. Khả năng chịu đựng chất lỏng thủy lực được thử nghiệm trong điều kiện ma sát biên. Phương pháp được sử dụng để xác định các giá trị cho dầu bôi trơn có phụ gia chịu được áp suất cao trong điều kiện ma sát biên giữa các bề mặt trượt. Dầu bôi trơn được thử nghiệm trong thiết bị bốn bi, bao gồm một bi quay (trung tâm) và ba bi đứng yên được bố trí trong một vòng. Trong điều kiện thử nghiệm không đổi và với khoảng thời gian xác định trước, đo đường kính của miếng dán tiếp xúc trên ba viên bi tĩnh hoặc tải trọng trên viên bi quay, có thể tăng lên cho đến khi hàn với ba viên bi còn lại.

17. Tính ổn định cắt của dầu bôi trơn có chứa polymeĐể tăng đặc tính nhiệt độ nhớt, polyme được đưa vào dầu bôi trơn, được sử dụng làm chất phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt. Khi bạn tăng lên trọng lượng phân tử các chất này ngày càng trở nên nhạy cảm hơn với các ứng suất cơ học, ví dụ với những ứng suất tồn tại giữa piston và xi lanh của nó. Để đánh giá khả năng chống cắt của dầu trong điều kiện khác nhau Có một số phương pháp kiểm tra: DIN 5350-6, phương pháp bốn bóng, DIN 5354-3,FZG phương pháp và DIN 51 382, ​​phương pháp phun dầu diesel. Giảm độ nhớt tương đối do cắt sau 20 giờ thử nghiệm DIN 5350-6 (Xác định độ ổn định cắt của dầu bôi trơn có chứa polyme dùng cho ổ lăn có chèn hình côn) được áp dụng theo DIN 51 524-3 (2006); Khuyến nghị giảm lực cắt dưới 15%.

18. Thử nghiệm cơ học chất lỏng thủy lực trong bơm cánh quay ( DIN 51 389-2) Thử nghiệm trên Vickers và máy bơm của bên thứ ba đánh giá thực tế hiệu suất của chất lỏng thủy lực. Tuy nhiên, hiện đang được phát triển các phương thức thay thế kiểm tra (cụ thể là dự án DGMK 514 - thử nghiệm cơ học của chất lỏng thủy lực). Phương pháp Vickers được sử dụng để xác định các đặc tính chống mài mòn của chất lỏng thủy lực trong máy bơm cánh quạt ở các giá trị nhiệt độ và áp suất đã cho (140 atm, 250 h độ nhớt chất lỏng làm việc 13 mm 2 / s ở các nhiệt độ khác nhau). Khi kết thúc thử nghiệm, các vòng và cánh được kiểm tra độ mòn ( Vickers V-104VỚI 10 hoặc Vickers V-105VỚI 10). Giá trị mòn tối đa cho phép:< 120 мг для кольца и < 30 мг для крыльев.

19. Đặc tính chống mài mòn (thử nghiệm bánh răng FZGđứng; DIN 534-1 và-2)Chất lỏng thủy lực, đặc biệt là loại có độ nhớt cao, được sử dụng làm dầu thủy lực và bôi trơn trong hệ thống kết hợp... Độ nhớt động lực là một yếu tố chính trong tính năng chống mài mòn trong chế độ bôi trơn thủy động lực học. Ở tốc độ trượt thấp hoặc áp lực cao trong điều kiện ma sát biên, các đặc tính chống mài mòn của chất lỏng phụ thuộc vào các chất phụ gia được sử dụng (hình thành lớp phản ứng). Các điều kiện biên này được tái tạo khi thử nghiệm trên FZGđứng. Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để xác định các đặc trưng biên của chất bôi trơn. Một số bánh răng quay ở một tốc độ nhất định được bôi trơn bằng cách bắn hoặc phun dầu, nhiệt độ ban đầu của chúng được ghi lại. Tải trọng trên các chân của răng được tăng lên từng bước và các đặc tính được ghi lại vẻ bề ngoài chân răng. Quy trình này được lặp lại cho đến giai đoạn thứ 12 cuối cùng của tải: áp suất Hertz ở giai đoạn thứ 10 của tải trong băng tham gia là 1,539 N / mm2; ở bước 11 - 1,691 N / mm 2; ở giai đoạn thứ 12 - 1,841 N / mm 2. Nhiệt độ ban đầu ở giai đoạn 4 là 90 ° C, tốc độ ngoại vi là 8,3 m / s, không xác định được nhiệt độ giới hạn; áp dụng hình học bánh răng A. Xác định giai đoạn hư hỏng tải bằng cách DIN 51 524-2. Để có kết quả tích cực, nó phải là bước ít nhất là thứ 10. Chất lỏng thủy lực đáp ứng các yêu cầu ISO VG 46, không chứa phụ gia chống mài mòn, thường đạt mức tải 6 (≈ 929 N / mm 2). Chất lỏng thủy lực có chứa kẽm thường đạt ít nhất giai đoạn nạp thứ 10-11 trước khi hỏng. Cái gọi là không chứa kẽm ZAF chất lỏng thủy lực được đánh giá ở mức 12 hoặc cao hơn.

Roman Maslov. Dựa trên tư liệu từ các ấn phẩm nước ngoài.

Với sự thay đổi nhiệt độ, sự thay đổi kích thước của chất rắn xảy ra, được gọi là sự nở vì nhiệt. Phân biệt sự nở vì nhiệt theo thể tích và tuyến tính. Các quá trình này được đặc trưng bởi các hệ số giãn nở nhiệt (nhiệt độ): - hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính trung bình, hệ số thể tích trung bình sự giãn nở nhiệt.

ĐỊNH NGHĨA

Hệ số giãn nở nhiệtđược gọi là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự thay đổi kích thước tuyến tính một chất rắn khi nhiệt độ của nó thay đổi.

Thông thường hệ số trung bình của khai triển tuyến tính được sử dụng. Nó là một đặc tính của sự giãn nở nhiệt của vật liệu.

Nếu chiều dài ban đầu của cơ thể bằng nhau, - độ dài của nó khi nhiệt độ cơ thể tăng lên, thì nó được xác định theo công thức:

Hệ số giãn dài tuyến tính là một đặc trưng của độ giãn dài tương đối (), xảy ra khi nhiệt độ cơ thể tăng lên 1K.

Khi nhiệt độ tăng, thể tích của chất rắn tăng. Như một phép gần đúng đầu tiên, chúng ta có thể giả định rằng:

đâu là thể tích ban đầu của cơ thể, là sự thay đổi nhiệt độ cơ thể. Khi đó hệ số nở thể tích của vật là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự thay đổi tương đối của thể tích (), xảy ra khi nung nóng 1 K và áp suất không đổi. Định nghĩa toán học của hệ số của khai triển thể tích là công thức:

Sự nở vì nhiệt của chất rắn có liên quan đến tính bất biến đổi của dao động nhiệt của các phần tử tạo nên mạng tinh thể của vật rắn. Kết quả của những biến động này, khi nhiệt độ cơ thể tăng lên, khoảng cách cân bằng giữa các hạt lân cận của vật thể này tăng lên.

Khi thể tích của cơ thể thay đổi, mật độ của nó thay đổi:

ở đâu là khối lượng riêng ban đầu, là khối lượng riêng của chất ở nhiệt độ mới. Vì giá trị, biểu thức (4) đôi khi được viết là:

Hệ số nở vì nhiệt phụ thuộc vào chất. Nói chung, chúng sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ. Hệ số giãn nở nhiệt được coi là độc lập với nhiệt độ trong một phạm vi nhiệt độ nhỏ.

Có một số chất có hệ số nở vì nhiệt âm. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng lên, các vật liệu như vậy sẽ co lại. Điều này thường xảy ra trong một phạm vi nhiệt độ hẹp. Có những chất mà hệ số nở vì nhiệt gần như bằng không xung quanh một khoảng nhiệt độ nhất định.

Biểu thức (3) không chỉ dùng cho chất rắn mà còn dùng cho chất lỏng. Đồng thời, người ta tin rằng hệ số giãn nở nhiệt đối với chất lỏng dạng giọt không thay đổi đáng kể với sự thay đổi của nhiệt độ. Tuy nhiên, khi tính toán hệ thống sưởi ấm, nó được tính đến.

Mối quan hệ của các hệ số giãn nở nhiệt

Các đơn vị

Đơn vị đo chính của hệ số giãn nở vì nhiệt trong hệ SI là:

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập

Để xác định hệ số nở thể tích của chất lỏng, người ta sử dụng các thiết bị gọi là pycnomet. Đây là những bình thủy tinh có cổ hẹp (Hình 1). Trên cổ bình có đánh dấu về dung tích của bình (thường tính bằng ml). Pycnometers được sử dụng như thế nào?

Giải pháp

Hệ số giãn nở thể tích được đo như sau. Áp kế được đổ đầy chất lỏng thử đến vạch đã chọn. Đun nóng bình, quan sát sự thay đổi độ của chất. Với các giá trị đã biết như: thể tích ban đầu của áp kế, diện tích mặt cắt ngang của kênh cổ bình, sự thay đổi nhiệt độ xác định phần thể tích ban đầu của chất lỏng đi vào cổ áp kế, khi được làm nóng thêm 1. K. Cần lưu ý rằng hệ số nở của chất lỏng lớn hơn giá trị thu được, vì đã có sự đốt nóng và nở ra của bình. Do đó, hệ số nở của chất trong bình (thường là thủy tinh) được thêm vào để tính hệ số nở của chất lỏng. Cần phải nói rằng, vì hệ số giãn nở thể tích của thủy tinh nhỏ hơn đáng kể so với chất lỏng, nên trong các tính toán gần đúng, hệ số giãn nở của thủy tinh có thể bị bỏ qua.

VÍ DỤ 2

Bài tập

Nêu các đặc điểm của sự nở ra của nước? Ý nghĩa của hiện tượng này là gì?

Giải pháp

Không giống như hầu hết các chất lỏng khác, nước nở ra khi đun nóng, chỉ khi nhiệt độ trên 4 o C. Trong khoảng nhiệt độ, thể tích của nước giảm khi nhiệt độ tăng. Nước ngọt at có mật độ tối đa. Đối với nước biển, mật độ tối đa đạt được tại. Sự gia tăng áp suất làm giảm nhiệt độ của khối lượng riêng lớn nhất của nước. Vì gần 80% bề mặt hành tinh của chúng ta được bao phủ bởi nước, các đặc điểm của sự mở rộng của nó đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra khí hậu trên Trái đất. Tia nắng mặt trời chiếu vào mặt nước làm nước nóng lên. Nếu nhiệt độ dưới 1-2 o C thì các lớp nước nóng lên có khối lượng riêng lớn hơn các lớp lạnh đi xuống. Trong trường hợp này, vị trí của chúng bị chiếm bởi các lớp lạnh hơn, đến lượt chúng được làm nóng. Vì vậy, có sự thay đổi liên tục của các lớp nước và điều này dẫn đến việc đốt nóng cột nước, cho đến khi đạt được khối lượng riêng lớn nhất. Nhiệt độ tăng hơn nữa dẫn đến thực tế là các lớp nước phía trên giảm mật độ và vẫn ở trên cùng. Vì vậy, nó chỉ ra rằng một lớp nước lớn nóng lên đến nhiệt độ có mật độ tối đa khá nhanh, và sự gia tăng hơn nữa nhiệt độ đi chậm rãi. Kết quả là, các vùng nước sâu của Trái đất từ ​​độ sâu nhất định có nhiệt độ khoảng 2-3 o C. Đồng thời, nhiệt độ của các lớp nước trên trong biển của các nước ấm có thể có nhiệt độ khoảng 30 o C và cao hơn.