희석계

희석계란 물리적 또는 화학적 공정에 의해 발생하는 부피 변화를 측정하는 과학적인 기구다. 희석계의 익숙한 적용은 액상기둥의 부피 변화를 등급 눈금에서 읽어내는 수은-인-유리 온도계다. 수은은 주변 온도 범위에 비해 상당히 일정한 팽창 속도를 가지기 때문에 부피 변화는 온도와 직결된다.

적용들

희석도계는 금속 합금 제작, 마텐사이트 변환 연구, 압축 및 소결된 내화 화합물, 안경, 세라믹 제품, 복합 재료 및 플라스틱에 사용되어 왔다.^[1]

또한 희석측정법은 화학 반응, 특히 상당한 어금니 체적 변화를 보이는 반응(예: 중합체)의 진행 상황을 모니터링하는 데도 사용된다. 구체적인 예로는 위상 변화 속도를 들 수 있다.^[2]

식품과학에서 희석계는 식용유와 버터의 고체 지방 지수를 측정하는 데 사용된다.^[3]

희석계의 또 다른 일반적인 적용은 열팽창 측정이다. 열팽창성은 중요한 엔지니어링 매개변수로서 다음과 같이 정의된다.

${\displaystyle \alpha ={\frac {1}{V}{\biggl (}{\frac {\partial V}{\partial T}{\biggr )}_{p,N}\}}}}}}$

종류들

희석계 유형은 다음과 같다.

• 캐패시턴스 희석계에는 하나의 고정 플레이트와 하나의 이동 플레이트가 있는 평행 플레이트 캐패시터가 있다. 샘플 길이가 변경되면 이동 가능한 플레이트를 이동시켜 플레이트 사이의 간격이 변경된다. 캐패시턴스는 그 간격에 반비례한다. 10피코미터 길이의 변화를 감지할 수 있다.^[4]
• 연결봉(푸시 로드) 희석계, 검사할 수 있는 샘플은 용해로에 있다. 연결봉은 열팽창을 스트레인 게이지로 전달하는데, 스트레인 게이지가 시프트를 측정한다. 측정 시스템(연결봉)은 샘플과 같은 온도에 노출되어 마찬가지로 팽창하므로 상대 값을 얻으며, 이는 이후에 변환해야 한다. 연결봉 팽창의 영향을 최소화하기 위해 일치된 저팽창 재료와 차동 구조를 사용할 수 있다.
• 고분해능 - 레이저 희석계 최고 분해능 및 절대 정확도는 Michelson Interferometer 유형 레이저 희석계로 가능하다. 해상도가 피코미터까지 올라가다. 게다가 간섭 측정의 원리는 훨씬 더 높은 정확도의 가능성을 제공하며 교정할 필요가 없는 절대 측정 기법이다.^{[7][clarification needed]}
• 광학확장계는 일반적으로 25~1400℃의 온도에서 가열되는 시료의 치수 변동을 측정하는 기구다. 광학확장계는 비접촉 방식으로 물질의 팽창과 수축 감시를 모니터링할 수 있다. 디지털 카메라에 연결된 광학군이 화소당 약 ±70마이크로미터의 분해능으로 팽창/계약 시료의 영상을 온도 함수로 포착한다.^[8] 이 시스템은 재료를 가열하고 기기와 시료 사이에 접촉하지 않고 세로/수직 운동을 측정하므로, 폴리머와 같은 가장 연성 물질뿐만 아니라 소결 처리를 위한 일관성이 없는 세라믹 가루와 같이 가장 연성 물질도 분석할 수 있다.

0~100°C의 온도 범위에서 간단한 측정의 경우, 물은 가열되고 샘플 위로 흐른다. 금속 팽창의 선형 계수를 측정해야 할 경우 금속으로 만든 파이프를 통해 뜨거운 물이 흐른다. 관은 수온까지 데워지고 상대적 팽창은 수온의 함수로 결정할 수 있다.

액체의 체적 팽창 측정을 위해 물을 채운 대형 유리 용기를 사용한다. 시료 액체가 있는 팽창 탱크(정확한 부피 눈금의 유리 용기)에서. 물을 데우면 시료 액체가 팽창하고 부피가 변화한다. 그러나 샘플 용기의 확장도 고려해야 한다.

기체의 팽창 및 수축 계수는 압력이 여기서 역할을 하기 때문에 희석계를 사용하여 측정할 수 없다. 그러한 측정에는 가스 온도계가 더 적합하다.

희석도계는 종종 온도를 조절하는 메커니즘을 포함한다. 이 용광로는 상승 온도(2000 °C의 온도)에서 측정을 위한 용광로 또는 상온 이하의 온도에서 측정을 위한 냉동고일 수 있다. 야금학 용도는 종종 시료를 가열하고 담금질하는 데 정밀한 온도 시간 프로필을 적용할 수 있는 정교한 온도 조절 장치를 포함한다.^[9]

참고 항목

• 광학확장계
• 스트레인 게이지

위키미디어 커먼즈에는 딜라토미터와 관련된 미디어가 있다.

참조