Volumenausdehnung

Das Volumen von Gasen/Festkörpern/Flüssigkeiten ändert sich mit der Temperatur, dem Druck oder den Kräften, die auf die Gase/Festkörper/Flüssigkeiten einwirken. Im Fall von thermischer Analyse werden temperaturabhängige Änderungen untersucht.

Die Volumenausdehnung kann direkt mit einem sogenannten Volumendilatometer bestimmt werden und für isotrope Materialien indirekt durch Messung der linearen thermischen Ausdehnung und der anschließenden Berechnung der Volumenausdehnung mittels einer speziellen Software.

Die Formel für die temperaturabhängige Volumenausdehnung lautet:

 

ΔV = Υ⋅V0⋅ΔT

ΔV = Volumenänderung
Y = Volumenausdehnungskoeffizient
V0 = Ausgangsvolumen
ΔT = Temperaturänderung

 

 

Anisotrope Materialien (z.B. faserverstärkte Polymere) weisen, je nach Messrichtung, eine unterschiedliche thermische Ausdehnung auf. Für diese Materialien gestaltet sich die Berechnung der Volumenausdehnung komplexer.

Im Beispiel unten wurde die Volumenausdehnung (dV/V0) mittels spezieller Software aus der gemessen thermischen Ausdehnung berechnet. Im Temperaturbereich 560°C bis 620°C steigt das Volumen der Probe deutlich an, ein Zeichen für den Schmelzvorgang der Aluminiumlegierung; im gleichen Temperaturbereich nimmt die Dichte der Probe signifikant ab.

 

Thermisches Verhalten einer Aluminiumlegierung, Heizrate: 5 K/min, He-Atmosphäre, Anpresskraft: 250 mN, Probenhalter und -container aus Aluminiumoxid. Gezeigt sind die Volumenausdehnung (schwarze, durchgezogene Linie), die Kurve der berechneten Dichteänderung (rote, durchgezogene Linie) sowie die c-DTA®-Kurve (blaue, gestrichelte Linie).

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