Способ измерения теплоемкости Советский патент 1989 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к области испытаний с применением тепловых средств, а именно к области измерений теплоемкости.

Цель изобретения - повышение производительности и точности измерений.

На фиг 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 перепадов температур на тепловых сопротивлениях между ячейками и окр жающим пространством 3, Ячейки имеют электрические нагреватели 4 и 5, равно- мерно намотанные по их образующим. Ячейки 1 и 2 находятся в температуро- выравнивающем 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.

ел

О)

ICO

ю

05

Искомую величину рассматривают по соотношению

j иаг с, с,V: , (1)

Ш

а

7

где С, Сд - теплоемкости испытуемого и эталонного образцов соответственно, Дж/м К;

т.

- - время; - моменты возвращения раз

ности температур ячеек к первоначальному значению и при испытаниях испытуемого и эталонного образцов соответственно; и - разность сигналов измерителей перепадов темпе- ратур по тепловым сопротивлениям.

Одну из 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 разности сигналов измери- телей 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 пло- щади, соответствующие интегралам формулы (1), обозначенным символами М и М,„

Но сравнению с ближайшим техничес

КИМ решением измерения теплоемкости с помощью калориметров типа Кальве достигается повьш1ение производительности за счет исключения необходимости при подводе мощности к ячейкам дожидаться стационарного тепло- вого состояния, Повьш1ение точности достигается за счет использования дополнительной информации об измене0

5

5

5

0

нии температуры ячеек в процессе подвода к ним равных мощностей.

Способ может найти применение при теплофизических и физико-химических исследованиях широкого класса веществ .

Формула изобретения

Способ измерения теплоемкости посредством дифференциального калориметра, включающего две калориметрические ячейки, размещенные внутри температуровыравнивающего блока и отделенные от него равными тепловыми 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, отхсичаю- щ и и с я 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 рас- считьшают по соотношению

Г Udr

С, с,-V--- , ; иаг

о

где С, - теплоемкость испытуемого образца, Дж/м - К; С - теплоемкость эталонного обЭо

разца, Дж/м -К;

-f - момент возвращения разности температур ячеек к первоначальному значению при испытании исследуемого образца;

и - разность сигналов измерителей перепадов теМператур по тепловым сопротивлениям;

- время;

с д - момент возвращения разности температур ячеек к первоначальному значению при испытании эталонного образца.

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.