Способ измерения теплоемкости

 

Изобретение касается испытаний с применением тепловых средств, а именно измерений телоемкости. Цель данного изобретения - повышение производительности и точности измерений. Измерение проводится посредством дифференциального калориметра типа калориметра Кальве, каждая ячейка которого снабжена электронагревателем. Одну из ячеек заполняют образцом сравнения, другую - исследуемым образцом. После термостатирования термовыравнивающего блока калориметра и ячеек подают в обе ячейки равные тепловые мощности в течение равных периодов времени. Регистрируют интеграл разностного сигнала калориметра во времени от начала подачи мощности до релаксации этого сигнала к первоначальному значению. Повторяют те же операции, заменив исследуемый образец эталлоным. Отношение теплоемкостей исследуемого и эталонного образцов равно отношению интегралов разностных сигналов. Исключается необходимость дожидаться стационарного значения ячеек при подводе мощности, что обеспечивает повышение производительности измерений. Повышение точности достигается за счет использования дополнительной информации об изменении температуры ячеек в процессе подвода к ним равных мощностей. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19> (И) (1> 4 С 01 К 25/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,1 (21) 4291652/25-25 (22) 28.07.87 (46) 23.10.89. Бюл. 1(39 (71) Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (72) С.И. Гаранжа, Д.А.Тайц, Б.И.Шейтельман и Ю.В.Кондратьев (53) 536.4(088.8)

1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ (57) Изобретение касается испытаний с применением тепловых средств, а именно измерений теплоемкости. Цель изобретения — повышение производительности и точности измерений. Измерение проводится посредством дифференциального калориметра типа калориметра Кальве, каждая ячейка которого снабжена электронагревателем.

Одну из ячеек заполняют образцом . сравнения, другую — исследуемым обИзобретение относится к области испытаний с применением тепловых средств, а именно к области измерений теплоемкости.

Цель изобретения — повышение производительности и точности измереHHH °

На фиг.1 представлена схема дифференциального калориметра (типа калориметра Кальве); на фиг.2 — зависимости от времени величины U при испытании исследуемого и эталонного образцов.

Калориметр содержит две ячейки 1 и 2, окруженные измерителями перепа2 разцом. После термостатирования термовыравнивающего блока калориметра и ячеек подают в обе ячейки равные тепловые мощности в течение равных периодов времени. Регистрируют интеграл разностного сигнала калориметра во времени от начала подачи мощности до релаксации этого сигнала к первоначальному значению. Повторяют те же операции, заменив исследуемый образец эталонным. Отношение теплоемкостей исследуемого и эталонного образцов равно отношению интегралов раэностных сигналов. Исключается необходимость дожидаться стационарного значения ячеек при подводе мощности, что обеспечивает повышение производительности измерений. Павьппение точности достигается за счет использования дополнительной информации об изменении температуры ячеек в процессе подвода к ним равных мощностей. 2 ил. дов температур на тепловых сопротивлениях между ячейками и окружающим пространством 3. Ячейки имеют электрические нагреватели 4 и 5, равно мерно намотанные по их образующим.

Ячейки I и 2 находятся в температуровыравнивающем блоке 6. Измерители 3 представляют собой батареи последовательно соединенных термопар, одни спаи которых находятся на поверхности ячейки, а вторые — в контакте с блоком 6, По отношению друг к другу измерители 3 на ячейках I и 2 включены встречно.

Способ осуществляют следующим образом.

1516926

Искомую величину рассматривают по соотношению о

С, з

$ иа-. где С„, С вЂ” теплоемкости испытуемого и эталонного образцов соответственно, Дж/м К; время; ь,, с — моменты возвращения разности температур ячеек к первоначальному значению и при испытаниях испытуемого и эталонного образцов соответственно;

U — разность сигналов измерителей перепадов температур по тепловым сопротивлениям.

Одну иэ ячеек заполняют образцом сравнения, а другую последовательно исследуемым образцом и эталонным образцом (с известным значением теплоемкоСти). Подводят к ячейкам равные мощности в течение заданного периода времени и регистрируют температурную зависимость разйости сигналов измерителей перепадов температур по тепловым сопротивлениям от момента начала подвода мощности до момента возвращения разности температур ячеек первоначальному значению.

Восходящие участки зависимостей (фиг.2) относятся к периодам подвода мощности к ячейкам, а ниспадающие— к периодам возврата значений U к исходным значениям. Заштрихованы площади, соответствующие интегралам формулы (1), обозначенным символами M„ и Мэ.

1Io сравнению с ближайшим техническим решением измерения теплоемкости с помощью калориметров типа Кальве достигается повышение производительности эа счет исключения необходимости при подводе мощности к ячейкам дожидаться стационарного теплового состояния, Повышение точности достигается за счет использования дополнительной информации об изменении температуры ячеек в процессе подвода к ним равных мощностей.

Способ может найти применение при

5 теплофизических и физико-химических исследованиях широкого класса веществ.

Фо р м ул а и з о б р е т е н и я

Способ измерения теплоемкости посредством дифференциального калориметра, включающего две калориметрические ячейки, размещенные внутри температуровыравнивающего блока и отделенные от него равными тепловыми

15 сопротивлениями, снабженными измерителями перепадов температур по тепловым сопротивлениям, включенными встречно, и источниками электрической мощности, состоящий в том, что проводят два испытания, помещая в одну из ячеек последовательно эталонный и исследуемый образцы, подводят к ячейкам равные мощности и регистрируют изменение во времени разности температур ячеек после прекращения подвода мощности, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности и точности испытаний, дополнительно регистрируют изменение во времени разности температур ячеек в процессе подвода к ним мощности, а искомую величину рассчитывают по соотношению

С

З5

С„

„= С,— - — -- — цас где С„ — теплоемкость испытуемого об3 раэца, Дж/м .. К;

С вЂ” теплоемкость эталонного оба 9 раз ца, Дж/м К; с„- момент возвращения разности температур ячеек к первоначальному значению при испытании исследуемого образца;

U — разность сигналов измерителей перепадов теМператур по тепловым сопротивлениям;

/ время;

50 с — момент возвращения разности температур ячеек к первоначальному значению при испытании эталонного образца.!

516926 мх

Фиа.2