Способ калориметрической калибровки устройства для дифференциального термического анализа
СПОСОБ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ КАЛИБЮВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДИФФЕРЕЩИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, заключающийся в нагреве образца, помещенного в держатель, и регистрации температуры держателя образца, а также разности температур между держателем образца и держателем эталона, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повыщения , точности калибровки, калибровку осуществляют при двух стадиях, нагрева, на первой из коTOpbix регистрируют температуру держате.чя образца, разность температур между держателями образца и зталона, а также скорость нагрева держателя образца при отсутствии в держателе образца , а на второй регистрируют скорость нагрева держателя образца в присутствии в держателе индифферентного образца с известной теплоемкостью, а калибровочный коэффициент находят по формуле (lo-5 oS К гоб где К - калибровочный козффициент Г об текущая температура нагрева держателя образца с помещенным в него образцом. К; сб о5 известная зависимость удельной истинной (дифференциальной) м теплоемкости индифферентного образца; от температуры образца; ffff- масса навески индифферентного образца; оБтекущая скорость нагрева держателя с индифферентным образцом; Voтекущая скорость нагрева держателя &0 образца в отсутствие в нем образ ца;, 00 00 uTjij - текущая разность температур между держателем образца и держателем зталона при нагреве индифферентного образца в жателе образца; йТ« текущая разность температур между держателем образца и держателем эталона при нагреве в отсутствие в держателе образца.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) 4(51) G 01 и 25/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ b СеВ 1Т„1 Ч„, К =
Ч дт -дт о
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3557375/24 — 25 (22) 18.02.83 (46) 30.01.85. Бюл. Р 4 (72) Г. П. Зимин (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (53) 536.42 (088.8) (56) 1. Недумов Н. А., Бессонов В. Б., Ефимов В. А. Количественный дифференциальный термический анализ металлов и сплавов. Сб. "Проблемы стального слитка ".
Труды IV конференции по слиткам. Институт проблем литья АН УССР, изд-во "Металлургия", 1969, с. 35-37.
2. Топ-. -1 Н. Д., Цой Г. К., Санникова А.И.
Количес:: -.нное определение теплот фазовых превращений минералов на дериватографе.
Калориметрическая калибровка кривой ДТА.—
"Вестник Московского университета". Сер.
"Геология", 1976, Р 5, с. 51 — 59 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ
КАЛИБРОВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА, заключающийся в нагреве образца, помещенного в держатель, и регистрации температуры держателя образца, а также разности температур между держателем образца и держателем эталона, отличающийся тем,что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности калибровки, калибровку осущесталяют при двух стадиях. нагрева, на первой из которых регистрируют температуру держателя образца, разность температур между держателями образца и эталона, а также скорость нагрева держателя образца при отсутствии в держателе образца, а на второй регистрируют скорость нагрева держателя образца в присутствии в держателе индифферентного образца с известной теплоемкостью, а калибровочный коэффициент находят по формуле где К вЂ” калибровочный коэффициент 4 —
Кс
Т 6 — текущая температура нагрева держателя образца с помещенным в него образцом, К;
Соб (TCÁ ) — H3BccTH3R зависимость удельной истинной (дифференциальной) теплоемкости индифферентного образца; от температуры образца;
m — масса навески индИфферентного образца;
Ч вЂ” текущая скорость нагрева держателя с индифферентным образцом;
Чп — текущая скорость нагрева держателя образца в отсутствие в нем образца; д Та — текущая разность температур между держателем образца и держателем эталона при нагреве индифферентного образца в держателе образца; текущая разность температур межйХ ду .держателем образца и держателем эталона при нагреве в отсутствие в держателе образца. ПР,1ð
5пр
1 11373
Изобретение относится к физико-химическому анализу, а именно к технике количественного измерения параметров физико-химических превращений, например энтальпий, методом дифференциального термического анализа (ДТА) .
Количественные измерения в ДТА основа- ° ны на предварительной калориметрической калибровке устройства для ДТА. О калориметрической калибровке судят по калибровочному 10 коэффициенту, который количественно отражает теплообмен исследуемого образца с нагревателем устройства для ДТА.
Известен способ калориметрической калибровки с помощью дозированного теплового воздействия от электротеплопреобраэователя (например, проволочной спирали), нагреваемого электрическим импульсом тока и помещенного в держатель образца устройства для
ДТА (1).
Однако способ требует усложнения конструкции устройства для ДТА и не обеспечивает необходимую достоверность результатов из-за неточного соблюдения подобия процессов теплопередачи. 25
Наиболее близким к предлагаемому является способ кзлориметрической калибровки устройства для ДТА, заключающийся в нагреве с помощью нагревателя устройства для ДТА термоактивных образцов, помещенных в держатель, регистрации температуры держателя образца и разности температур между держателем образца и держателем эталона. Калибро-, вочный коэффициент находят по следующей формуле в дискретные интервалы времени, соответствующие интервалам температуры регистрации термозффектов где К вЂ” калибровочный коэффициент, К-с
- q — априорно известная величина удельflP ного теплового эффекта реперного превращения образца
Кг т„ — масса термоактивного реперного образца, кг;
S„— площадь термоэффекта реперного превращения образца, к с.
По этому способу калибровка может быть 50 проведена только в некоторых определенных узких интервалах температурного диапазона калибровки, соответствующих моментам времени, при которых в держателе образца при нагреве устройства достигаются температу-5э ры процессов реперных термоактивных превращений, Вследствие этого необходимо проведение нескольких нагревов устройства для
80 2
ДТА с различными образцами, помещенными в держатель образца и имеющими реперные превращения, температурные интервалы которых распределены по диапазону нагрева устройства достаточно равномерно. Калибровочный коэффициент по этому способу в виде непрерывной функциональной зависимости, необходимой для использования, возможно представить только путем аппроксимации полученных дискретных значений коэффициента какимлибо математическим выражением, например полиномом (2) .
Однако способ характеризуется повышенной трудоемкостью и недостаточной точностью получения калибровочного коэффициента.
Цель изобретения — снижение трудоемкости и повышение точности калориметрической калибровки.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу калориметрической калибровки устройства для ДТА, заключающемуся в нагреве образца, помещенного в держатель, и регистрации температуры держателя образца, а также разности температур между держателем образца и держателем эталона, калибровку осуществляют при двух стадиях нагрева, на первой из которых регистрируют температуру держателя образца, разность температур между держателями образца и эталона, а также скорость нагрева держателя образца при отсутствии в держателе образца, а на второй регистрируют скорость нагрева держателя образца в присутствии в держателе индифферентного образца с известной теплоемкостью, а калибровочный коэффициент находят по формуле где К вЂ” калибровочный коэффициент, *
Кс
Те — текущая температура нагрева держателя образца с помещенным в него образцом, К;
С 6 (Т я) — известная зависимость удельной истинной (дифференциальной ) тецлоемк ости индифферентного образца от температуры, — —.
*ж . 3У.к
rn „ — масса навески индифферентного образца, кг;
Ч„х — текущая скорость нагрева держателя с индифферентным образцом к/с;
Ч вЂ” текущая скорость нагрева держателя образца в отсутствии в нем образца, к/с;
11373
Составитель С. Беловодченко
Техред М.Надь Корректор Е. Сирохман
Редактор Н. Киштулинец
Заказ 10514/32
Тираж 898
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Ь1 — текущая разность температур о между держателем образца и держателем эталона при нагреве индифферентного образца в держателе образца, к;
bTp — текущая разность температур между держателем образца и держателем эталона при нагреве в отсутствии образца в держателе образца, к.
1О
Формула (2) получена из решения системы уравнений, описывающих теплообмен держатеas эталона с нагревателем устройства для
ДТА согласно общепринятой теории дифференциального термического анализа.
По предлагаемому способу калибровочный коэффициент получен в виде непрерывной функциональной зависимости от текущей температуры нагрева держателя образца при использовании только одного образца во всем диапазоне температур калибровки, а не в виде отдельных дискретных значений, соответствующих моментам воздействия тепловых импульсов, которые создаются энергией электрических импульсов тока, воздействующих на электротеплопреобразователь, помещенный в держатель образца, или энтальпиями.ряда реперных превращений термоактивных образцов, как в известных способах.
Предлагаемый способ осуществляется слеО дующим образом.
Производят нагрев устройства для HTA при отсутствии образца в держателе образца в диапазоне температур калибровки, регистрируя при этом текущие температуру и ско- 35 рость нагрева держателя образца, а также
80 4 разность температур между держателем образца и держателем эталона.
Затем в держатель образца помешают индифферентный .в диапазоне температур калибровки образец известной массы и с известной зависимостью истинной теплоемкости от температуры, производят нагрев устройства в диапазоне температур калибровки, регистрируя при этом текущие температуру, скорость нагрева держателя образца, разность температур между держателем образца и держателем эталона. Используя полученные экспериментальные данные, представляется воэможность найти калибровочный коэффициент как непрерывную функцию текущей температуры держателя образца в соответствии с формулой (2).
Использование предлагаемого способа калориметрической калибровки устройства для ДТА по сравнению с известными способами повы-. шает точность и снижает трудоемкость; повышает долговечность работы устройства для
ДТА за счет сокращения числа нагревов до двух, которые необходимы для осуществления калибровки; повышает оперативность калибровки, так как она зависит от оперативности осуществления только двух нагревов, а калибровочную зависимость полученную по предлагаемому способу при одной скорости нагрева можно легко перемасщтабировать на другие с; способствует унификации калориметрической калибровки устройств для
ДТА; упрощается алгоритмизация и автоматизация исследований с помощью ЭВМ, так как в предлагаемом способе отсутствует сложная эвристическая операция по ограничению плошади термического эффекта, отвечающего термоактивному превращению.
