Способ определения теплоемкости веществ
Патент 685966
Авторы
Классы МПК
Способ определения теплоемкости веществ
Иллюстрации
Реферат
. (. лТ ..:.:: аАМ
4 но нв 1»
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Залвлеио 180676 (21) 2373559/18-25
C 01 N 25/20
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК535 (088. 8) Опубликовано 1509,79. Бюллетень М 34
Дата опубликования апксанив 1".,09 79
A. А. Беляев (7)) ЗаяВИтЕЛЬ Институт металлургии им. А. А. Байкова! 54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЕИ1(ОСТИ
ВЕЦЕСТБ
"0
Изобретение относится к области тепловых измерений, в частности к области определения теплафиэических характеристик веществ, а именно— теплоемкости.
Известен способ определения теплоемкости веществ, известный в литературе как метод смешения (1). Этот способ состоит в нагреве образца до заданной температуры, сбрасывании его в калориметр и регистрации изменения температуры системы калориметр — образец.
Этот способ не применим, если высокотемпературное состояние вещества эакаливается при охлаждении в калориметре.
Известен свободный от этого недостатка способ, состоящий в нагреве па одному и тому же закону двух цилиндрических образцов из исследуемого материала, одинаковых по внешним размерам и состоянию поверхности, а также в измерении изменений температур образцов и разности подведенных к ним энергий (2).
Однако этот способ, принятый за прототип, имеет ограничение по точности, вызванное различием перепадов температур в образцах, обусловленным различием теплаподвода к ним.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Цель достигается тем, ч"o осуществляют односторонний нагрев образцов эа счет поддержания одинакового температурного режима их торцов, при этом противоположные торцы образцов приводят B контакт с термостатируемай поверхностью через равные тепловые сопротивления и поддерживают равенства температур этих торцов за счет дапалнительнага подогрева.
Таким образом, в соответствии с изобретением не только обеспечивается идентичность внешних условий теплаабмена образца, но и идентичность распределений темгератур в теле образцов, чем достигается повышение точности.
Способ илгюстрируется чертежам.
Исследуемые образцы 1 и 2, изготовленные из одного и того же материала и имеющие одинаковые внешние размеры и форму, но различные массы (в основании образца 2, состоящем иэ пришлифаванных или приваренных друг к другу крышки и асно685966 и образца 2
Ч„" сщ (1 = 6 Шк (И с -Q о и искомая величина удельной теплоемкости исследуемого материала равна
Г
< 4/< — S d —.) ь йГ (5 ) (Y17g — Щ ) где 1 — масса первого образца; — "-Т 1ь — масса второго образца;
7= — ; "-Тц -. величина приращения температуры образцов;
T, - первоначальная температура образцов;
Г - температура верхних торцов образцов после нагрева;
Т вЂ” температура нижних торцов образцов после нагреBct мощность верхнего нагревателя первого образца; мощкос ь верхнего нагре вателя второго образца; мощность нижнего нагреваО теля второго образца; сумма количеств тепла, затраченного на разогрев нагревателей и спаев термопар первого образца и потерь тепла от этого образца лучеиспусканием, конвекцией и теплопроводностью, сумма количеств тепла, затраченного на разогрев нагревателей и спаев термопар второго образца и потерь тепла от этого образца лучеиспусканием, конвекцией и теплопроводностью.
По условиям эксперимента Q1 — Q .
Предложение может найти применение для определения теплоемкости широкого круга веществ. Способ позволяет параллельно с определением тсплоемкости измерять ка тех же образцах другие теплофизические характеристики — температуропроводность и теплопроводность.
Формула изобретения
Cr)7,(JI =l«Jr --0, вакия, высверлены, например, отверстия малого диаметра в направлении, совпадающем с направлением подвоци мого теплового потока) вместе с примыкающими к ним снизу нагревателями
3, 4 и эталонами теплового сопро- 5 тивл ния 5, 6 устанавливаются на т ермост атируемую плиту 7, служащую тепловым стоком. На верхние торцы исследуемых образиoB установлены нагреватели 8 и 9, с помощью кото- 1Q рых нагреваются образцы. Плита 7 термостатируется вместе с оболочкой 10
I в которую помещена ячейка с образцами. Датчиками системы автоматического регулирования служат дифференциальные термопары 11, 12, а
15 датчиками для измерения температуры — т ермопары 1 3, 14 .
По предлагаемому способу производят одновременный электронагрев образцов 1 и 2 с помощью верхних нагре2 вателей 8 и 9, один из которых, например 8, питается от источника со
:стабилизированным †îê, а второй нагреватель 9 с помощью следящей системы (на чертеже ке показана)
25 создает температурный режим в образце 2, повторяющий фактический темпе— ратурный режим образца 1. Для того, чтобы потери тепла, перенесенного теплопроводностью через эталоны
ЗО теплового сопротивления, были одинаковы, используются нагреватели 3 и 4, ;.емпературы которых поддерживают— сН одинаковыми с помощью второй следящей системы (на чертеже не показа- 35 на).
После установления в образцах тем пературного поля, близкого к стационарному, т. е. изменения температуры образцов на заданную среднюю обьемную температуру„ искомая
4G величина теплоемкости может быть определена исходя из записанной во времени ра.зности расходов электроэнергии,. затраченной ка прогрев образцов и известного (измеренного) при— ращения температурь-; образцов. ,П я создания одинаковых условий теплоотдачи с боковых поверхностей образцов и нагревателей, их открытые поверхности должны быть одинаковым образом обработань",, например дс одинакового класса чистоты.
При повторном эксперименте образцы 1 и 2 можно поменять местами и тем самым исключить погрешности, 55 связанные с возможным различием в коэффициентах теплопроводности эталонов -..еплового oîïðoòèâëåíèÿ. удельную теплоемкость исследуемого материала рассчитывают следую- () щим образом.
Из уравнения баланса тепла для образца 1
Способ определения теплоемкости веществ, состоящий в нагреве по одному и тому же закону двух цилиндрических образцов из исследуемого материала, одинаковых по внешним размерам и состоянию поверхности, но различающихся по массе, а также в измерении изменений температур образцов и разности подведенных к ким энергий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, осуществляют односторонний нагрев образцов за счет поддержания одинакового температурного
685966
Составитель В. Вертоградский
Ре актор И. Шубина Техред С.Мигай Корректор М.Селехман д
Заказ 5451/44 Тираж 1090 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Ра3явсаая ааб. 5. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 режима их торцов, при этом противоположные торцы образцов приводят в контакт с термостатируемой поверхностью через равные тепловые сопротивления и поддерживают равенство температур этих торцов за счет дополнительного подогрева.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лифшиц В . .Г. Физические свойства металлов и сплавов. М.„ Машгиз, 1956, с. 22-23.
2. Минаев A. И. установка для измерения истинной теплоемкости твердых тел в широком интервале температур. Заводская лаборатория, 1967, т. ÕÕÕ111, Р 4, с. 513-515 °