Способ определения фазового перехода и его теплоты

 

08 пц67 66

О ЛИС И Е

Сиз Советских

Социалистииеских

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.12.77 (21) 2551498/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.79 (51) M. Кл.з б 01N 25/02

Государственный комитет (53) УДК 536.42 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. П. Белоусов, В. И. Соловьев и Д. А. Тайц

Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА

И ЕГО ТЕПЛОТЫ

iht =-Я вЂ” hQ, 1

Изобретение относится к области измерения теплофизических свойств и характеристик, преимущественно в физическои химии для выявления структуры и состава вещества.

Известны способы измерения теплоемкости и фазовых переходов ij

Обычно фазовый переход определяется при изменении теплоемкости вещества. 0 точке фазового превращения теплоемкость претерпевает резкое изменение. эона фазового перехода осооенно первого рода может быть достаточно узкой и лежать в пределах

10 — — 10 — 1<„в то же время зеплоемкость определяется как теплота, идущая на изменения температуры в пределах от нескольких градусов до десятков и даже сотен градусов. и тех случаях, если теплота фазового перехода невелика, пик фазового перехода может оыть замаскирован на фоне теплосодержания, в интервале температур заметить такой переход трудно.

Это особенно актуально для полимеров и множества других органических соединений.

Ближайшим техническим решением является метод смешения, при котором определяется энтальпий вещества выше точки плавления и ниже точки плавления, после чего производится соответствующие вычисления. Энтальпии в свою очередь определяют путем измерения теплоемкостей в каждой точке температурной кривой (2).

Однако этот способ сложен в обработке

5 экспериментальны.; данных.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют тсплоту, идущую на повышение температуры образца для всего исследуемого интервала, затем повышают температуру образца на заранее известную долю от исследуемого интервала и измеряют соответствующую теплоту, затем о наличии фазового перехода и его всличш.е судят по соотношению где i t — теплота фазового перехода в интервале температуры;

Q — теплота, идущая на разогрев образца в интервале температуры; ьт .. п — — отношение интервалов темпе-5t ратурь

Q — теплота, идущая на разогрев образца на температуру, составляющую долю от исследуемого интервала;

Предлагаемый метод позволяет исключить субъективные оценки при выявлении

670866

Q= CAt+i, Составитель T. Горчакова

Техред A. Камышникова

13сдактор T. Горичева

Корректор Е. Хмелева

Заказ 1148,16 Изд. № 407 ираки 1090 Г. одииснoе

НПО < Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4;5

Типография, пр. Сапунова, 2 фазового перехода и основан па том факте, что вблизи фазового перехода первого рода теплоемкость изменяется незначительно.

Если At интервал температуры, внутри которого требуется исследовать нгли1!ис 5 фазового перехода и его теплоту, то порядок действия предложится следующим.

В любом калориметре, например дифференциальном, проводится повышение температуры образца с одного стацпонарпого 10 значения температуры до другого стационарного значения на величину At. Прп этом как обычно изменяется количество теплоты

Q, идущее на это повышение.

Очевидно, что это количество теплоты бу- 15 дет равно где С вЂ” средняя теплоемкость в интервале;

1 — теплота фазового перехода. 20

Если фазового перехода нет, то i=0.

Далее мы вновь изменяем температуру образца на небольшую долю от перехода

Ж

At (—, где h) 1 и изменяем теплоту

h 25

Q = CAt. Поскольку интервал At ((М и кроме того лежит за пределами At, теплота Q не содержит в себе теплоты фазового перехода и обусловлена только теплоемкостной составляющей. Таким образом, если бы в интервале At фазового перехода не было, то — =h, так как средняя теплоемQ

Q кость С в интервале At предполагается не35 изменной.

Отсюда, если

AQ: — Q — hQ = — О, то никаких фазовых переходов В интервале

At нет.

Еc;,и

Щ: — Q — 1РQ =,30, то фазовый гсрсход есть и его величина 45

i = AQ. И !тср вал Лг !ожет быть выб1> ан пределах 1 — 5"С, а пнтсрвал At - — 0,1—

0,5 C. В дифференцпальном калориметрс величина At может пе превышать С и

At =-0,1 — 0,01 С. Измерение по прсдложспному способу легко осущестзить в приборе автоматически, особенно легко это реализуется в дифференциалы!ом калоримстре.

Теплота Q записывае- ся в суммирующем приборе (интеграторе), после !е! о на ин- 55 тсгратор подается с обратным знаком сигнал от измерения теплоты Q с масштабным коэффициентом. Результирующий эффект будет либо 0 (перехода нет), либо число, соответствующее теплоте фазового перехода. Очень важно, что в предложенном способе»с требуется точно знать (и измерять); величины At и Ai, необходимо лишь знать и воспроизводить их соотношения.

Реализация точного соотношения At и At осуществляется просто (вне зависимости от конструкции калориметра) . Достаточно обеспечить подачу мощностей на нагрев образца с соотношением, равным h. В этом случае гарантируется соотношение At и At .

Предлагаемый способ найдет применение во всех случаях, когда применяется калориметрическое измерение теплоемкости. Особенно удобно его осуществлять на дифференциальном диаметрическом микрокалориметре.

Формула изобретения

Способ определения фазового перехода и его теплоты в заданном интервале температур, заключающийся в калориметрическом измерении теплосодержания при изменении температуры, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения, измеряют теплоту, идущую на повышение температуры образца для всего исследуемого интервала, затем повышают температуру образца на заранее известную долю от исследуемого интервала и измеряют соответствующую теплоту, затем о наличии фазового перехода и его величине судят по соотношснию

Ы =Я вЂ” hQ, где iAt — теплота фазового перехода в интервале температуры;

Q — теплота, идущая на разогрев образца в интервале температуры;

Q — теплота, идущая на разогрев образца на температуру, составляющую долю от исследуемого интервала;

Ы

h -== — — отношеппе интервалов темпераat т, j\

1!сточпики пнформацип, прппятые во внпмаппе прп экспертизе

1. Скуратова С. М. и др. Термохпмия.

Ч. 11, М., МГУ, 1966, с. 225, 235, 356 — 362.