مطالعه آزمایشگاهی برای تعیین ضریب انبساط حرارتی سنگ

خاصیت حرارتی به معنای پاسخ ماده به اعمال حرارت می باشد. وقتی که یک ماده جامد، مقداری انرژی (در فرم حرارت) را جذب می کند درجه حرارت جسم و به دنبال آن ابعادش افزایش می یابد. انرژی ممکن است به مناطق خنک تر نمونه منتقل شود و حتی موجب ذوب شدن نمونه شود. ساز وکار انتقال گرما در سنگ ها بسیار پیچیده است. سنگ ها از کانی هایی با ترکیبات شیمیایی و درجات کریستالیزه شدگی مختلفی تشکیل شده اند؛ بنابراین خواص حرارتی سنگ ها نه تنها به فشار و دما ، بلکه به ترکیبات کانی شناسی، ساختار و هندسه حفرات، اندازه ذرات و شکل ترک ها نیز بستگی دارد. ظرفیت گرمایی، رسانایی حرارتی، انتشار حرارتی و انبساط حرارتی اصلی ترین خواص حرارتی سنگ ها می باشند که در مدل سازی عددی با در نظر گرفتن اثر درجه حرارت مانند مدل سازی چاه های نفت، مخازن ذخیره سازی گاز، محل دفن زباله های هسته ای و معادن عمیق کاربرد دارد. در این پژوهش دستگاهی برای تعیین یکی از این خواص که ضریب انبساط حرارتی می باشد ساخته شده است. برای بررسی کارایی دستگاه این ضریب در سنگ های ماسه سنگ، آندزیت، توف سبز کرج و سنگ آهک تعیین شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی این نوع سنگ ها که در کتاب ها موجود است تطابق دارد.

An Experimental Study for Determining the Coefficient of Thermal Expansion in Rock

Thermal property means the material’s response to heat application. When energy (in the form of heat) is absorbed by a solid material, its temperature, and subsequently its dimensions, increase. The energy may be transferred to the cooler regions of the sample and may even melt the sample. The mechanism of heat transfer in rocks is very complicated. Rocks are composed of mineral particles with various chemical compositions and various degrees of crystallization. Therefore, the thermal properties of rocks depend not only on the pressure and temperature, but also on the mineralogical composition, the structure and geometry of pores, the size of the particles and the shapes of cracks. The main thermal properties of rocks include heat capacity, thermal conductivity, thermal diffusivity and thermal expansion, which they are needed for numerical modeling, considering the effects of temperature, including the modeling of oil wells, gas storage caverns, nuclear waste disposal site, and deep mines. In the present study a device for determining one of these properties, the coefficient of thermal expansion, is developed. To evaluate the efficiency of the device, the values of this coefficient in the sandstone, andesite, the green tuffs of the Karaj formation and limestone are determined. The results are consistent with the results of the experimental studies on rocks found in the literature.