Máy đo giãn nở nhiệt đọc một mẫu vật dài thêm rất ít bằng cách nào?
Khám phá mở rộng – Vật lý 10
Máy đo giãn nở nhiệt kiểu thanh đẩy cho một thanh tiếp xúc với đầu mẫu và theo dõi dịch chuyển khi nhiệt độ thay đổi có kiểm soát. Sau khi xét ảnh hưởng của hệ đo, dữ liệu cho biết chiều dài mẫu thay đổi theo nhiệt độ ra sao. Đây là phép đo biến dạng, không chỉ là đọc nhiệt kế.
Từ chiều dài nhỏ đến tín hiệu đo
Mẫu được đặt trong bộ giữ, một đầu làm mốc còn đầu kia tiếp xúc thanh đẩy với lực xác định phù hợp. Khi chiều dài đổi, thanh truyền dịch chuyển tới cảm biến.
Lực tiếp xúc cần giữ được sự theo dõi nhưng không được tùy tiện lớn đến mức làm mẫu mềm bị nén đáng kể. Hình dạng đầu mẫu, tiếp xúc và điều kiện môi trường cũng ảnh hưởng số đo thực.
Thanh đẩy cũng là vật liệu
Không chỉ mẫu chịu nhiệt. Bộ giữ và các phần của hệ đo có thể tự giãn nở. Tín hiệu thô vì vậy không mặc định là chiều dài tăng riêng của mẫu.
Máy cần dùng thiết kế vật liệu thích hợp và quy trình hiệu chỉnh, thường với mẫu tham chiếu có đặc tính đã biết. Ý tưởng tương tự việc phải xét sự nở của vỏ nhiệt kế khi giải thích số đọc chất lỏng, nhưng nhiệm vụ ở đây là đo chiều dài chất rắn theo nhiệt độ.
Độ dốc cho biết gì?
Trong miền biến đổi phù hợp, hệ số giãn nở dài liên hệ độ đổi chiều dài tương đối với độ đổi nhiệt độ. Đơn vị của hệ số là K⁻¹. Hệ số trung bình trên một khoảng không nhất thiết bằng giá trị tại từng nhiệt độ.
Nếu mẫu có chuyển pha, thiêu kết hoặc biến đổi cấu trúc, đường chiều dài có thể xuất hiện co lại hay đổi độ dốc. Khi ấy không nên ép mọi đoạn dữ liệu vào một công thức giãn nở tuyến tính có hệ số cố định.
Đo cả lúc nóng lên và nguội xuống còn giúp thấy quá trình có trở về như cũ không. Nhưng muốn gọi tên chính xác một chuyển biến thường cần dữ liệu bổ sung; một chỗ gãy đường cong chưa phải bằng chứng duy nhất.
Hiểu lầm: máy có độ phân giải rất nhỏ thì kết quả tự động chính xác tương ứng. Sai số nhiệt độ, hiệu chỉnh hệ, độ ổn định và trạng thái mẫu vẫn tham gia.
Ghi nhớ: đo đồng thời chiều dài và nhiệt độ, tách ảnh hưởng dụng cụ rồi mới diễn giải đặc tính mẫu.
Đọc thêm
- Đọc nhiệt kế chất lỏng: sự nở biểu kiến là gì
- Vì sao hai lớp kim loại ghép lại có thể làm kim nhiệt kế quay?