Imię i nazwisko Dawid Prokopowicz Mariusz Przewoźnik
|
Wydział Górniczy |
Budownictwo |
Grupa III |
Temat ćwiczenia Oznaczenie współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej skał. |
Data 15. 11. 2000r |
Ocena |
Celem ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej za pomocą metody dylatometrycznej polegającej na bezpośrednim pomiarze wydłużenia próbki skalnej pod wpływem wzrost temperatury.
Naszym zadaniem było wyznaczenie takich parametrów jak:
1. Współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej , charakteryzuje zdolność skały do zmiany swoich wymiarów liniowych podczas przyrostu temperatury:
gdzie:
L - zmiana wymiarów liniowych [mm]
L - początkowa długość nieobciążonej próbki [mm]
T - przyrost temperatury [K]
2.Naprężenia termiczne σT, są to naprężenia pojawiające się w skale w wyniku nierównomiernego rozszerzania się poszczególnych ziaren mineralnych skały. Przy uwzględnieniu rozszerzalności liniowej:
Naprężenia termiczne σT, Których wartość uzyskamy przy obliczeniu uwzględniając rozszerzalność liniową równe jest naprężeniom potrzebnym do ściśnięcia wydłużającej się próbki do wymiaru pierwotnego.
Granit |
|||||
L - Długość początkowa próbki [mm] |
52,9 |
||||
a x b - szerokość x wysokość próbki [mm] |
13,34 x 15,20 |
||||
Wskaźnik miernika temperatury i czujnika zegarowego |
|||||
Temperatura [°C] |
Przemieszczenie |
||||
|
Ogrzewanie [mm] |
Ochładzanie [mm] |
|||
20 |
0,00 |
- |
|||
40 |
0,00 |
- |
|||
60 |
0,00 |
- |
|||
80 |
0,00 |
- |
|||
100 |
0,00 |
- |
|||
120 |
0,00 |
- |
|||
140 |
0,00 |
0,00 |
|||
160 |
0,00 |
0,01 |
|||
180 |
0,00 |
0,02 |
|||
200 |
0,01 |
0,03 |
|||
220 |
0,01 |
0,03 |
|||
240 |
0,01 |
0,04 |
|||
260 |
0,02 |
0,04 |
|||
280 |
0,03 |
0,05 |
|||
300 |
0,03 |
0,06 |
|||
320 |
0,04 |
0,08 |
|||
340 |
0,05 |
0,08 |
|||
360 |
0,06 |
0,09 |
|||
380 |
0,07 |
0,10 |
|||
400 |
0,08 |
0,12 |
|||
420 |
0,08 |
0,13 |
|||
440 |
0,09 |
0,14 |
|||
460 |
0,10 |
0,14 |
|||
480 |
0,11 |
0,15 |
|||
500 |
0,12 |
0,16 |
|||
520 |
0,13 |
0,17 |
|||
540 |
0,14 |
0,18 |
|||
560 |
0,15 |
0,19 |
|||
580 |
0,16 |
0,19 |
|||
600 |
0,17 |
0,19 |
|||
Wartość współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej dla przyjętych zakresów obliczeniowych. |
|||||
Zakres |
l [mm] |
[K] |
[1/K] |
||
1 |
0,03 |
60 |
7,88 10-6 |
||
2 |
0,02 |
40 |
9,45 10-6 |
||
3 |
0,02 |
40 |
9,45 10-6 |
||
4 |
0,02 |
40 |
9,45 10-6 |
||
5 |
0,02 |
40 |
9,45 10-6 |
||
współczynnik cieplnej rozszerzalności dla danego rodzaju skały [1/K] |
9,14 10-6
|
||||
σT - naprężenia termiczne, [MPa] |
85,08 |
Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika rozszerzalności liniowej β. Jak widać z załączonego wykresu jest to stały współczynnik, który uzależniony jest od rodzaju materiału. Współczynnik ten jest dodatni. Oznacza to, że wzrost temperatury powoduje przyrost długości a nie skrócenie wymiaru liniowego próbki. Początkowo przyrost długości w stosunku do przyrostu temperatury nie jest linowy. Na ten fakt wpływ może mieć sposób pomiaru temperatury, a raczej mechanizm przewodzący temperaturę, który potrzebuje pewnego czasu aby mógł działać prawidłowo. Wykorzystując tylko dane w którym zależność L = f(ΔT) jest zbliżona do liniowej, wyznaczamy współczynnik β. Wyznaczony dla granitu współczynnik β = 9,14 106 [1/K] mieści się w granicach określonych przez tablice w których β∈ (6,0 106- 9,0 106) [1/K].
2