Способ определения разностей теплоемкостей исследуемого образца и эталона Советский патент 1990 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к термодинамике и может быть использовано в самых различных областях физики для дифференциальных калориметрических изме- peHtiH теплоемкости, например в физике твердого тела, биофизике и т,п.

Цель изобретания повышение точности определегош разности теплоемкостей исследуемого образца и эталона, а таю-ке обеспечение возможности измерения абсолютной теплоемкости малых масс образцов с низкой теплопровод-

НОСТЬЮа

На чертеже приведена зависимость разности температур измерительной ячейки и, ячеЙ1ш с эталоном от времени,Способ- определения разности теп- лоемкостей исследуемого образца и эталона основан на следугодем. До подачи теплового имп льса идентич}гые ячейки с эталоном и исследуемым образцом находятся, в тепловом равновесии при определенном значении температуры Т. В обе ячейки одновременно в течение некоторого промежутка времени подает одинаковые дозированные импульсы теп- ловой энергии, после прекращения подачи которых система приходит опять в pasHOBeciie при температуре Т + iT. В тече1ше всего процесса температура адиабат ых экранов автоматически следует за температурой диффа-

а о

.4:

сл

ренЦиальной ячейки с помощью cиcтe ы регулирования (датчиком которой явля - ется термобатарея, . а нагрузками нагреватели адиабатических экранов калориметра. Это обеспехщвает адиабатные условия, дифференциальных ячеек в хо де всего процесса. Если теплоемкости образца и эталона отличаются на неко торуго величину UC, то во время нагре- ва- возникает разность температур й.Т(С) между ячейками, как функция времени, по которой определяют количество ла UQ, перешедшее из одной ячейки в другую. Так как в начале и в конце нагрева разность температур между ячейками равна нулю (система находит- ся,в тепловом равновесии), то ЛС 2Др/ДТ, так как UQ {jS,. где СГ - чувствительность калориметра при тем пературе Т ( T,j) /2, то разность тештоемкостей образца и эталона может быть равна ZO S/iT, где S - , ограниченная кривой изменения, разности температуры и базовой линией, I

Перед началом измерений калориметр вакуумируют до Па, создают тепло вое равновесие и калибруют обычным стандартным методом. После калибровки измерительные ячейки находятся в теп ловом равновесии При температуре Т, Система регулирования температуры экранов, в которые заключены измерительные ячейю-1, автоматически поддержи в а- ют в адиабатных условиях в течение всего процесса. Затем подают одинако™ вые импульсы тепловой энергии и непрерывно регистрируют возникающую разность температур между ячейками, по которой затем рассчитывается количество тепла iQ , перешедшее из одной ячейки в другую во время нагрева до перехода калориметра в новое равновесное состояние с температурой Tj. Затем по приведенной выше формуле

определяют разность теплоемкостей образца и эталона.

Экспериментальные исследования температурной зависимости разностей теплоемкостей в области сверхпроводящего перехода высокотамперату рдго сверхпроводника Y (Т.-90 К) показали, что С можно определить с точностью до 0,1%. Кроме того, способ позволяет .проводить прецизионные измерения малой разности теплоемкостей исследуемого образца относительно эталона и абсолютной теплоемкости малых масс (начиная с 0,07г) в широком интервале температур,

Форм ула изобретения

Способ определения разностей тепло- емкостей исследуемого образца и эталона, заключающийся в том, что в ячейки с эталоном и исследуемым образцом, находящиеся в тепловом равновесии, подают тегшовой импульс, непрерывно регистрируют разность температур между эталоном и исследуемым образцом до установления равновесного состояния при более высокой температуре, по которой определяют искомую разность теп лоемкостей исследуемого образца и эта лона, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения разности теплоемкостей исследуемого образца и эталона, а также обеспечения возможности измерения абсолютной теплоемкости малых масс образцов с низкой теплопроводностью, в обе ячейки подают одновременно разные дозированные тепловые импульсы, а разность теплоемкостей исследуемого образца и эталона определяют по количеству тепла, перешедшего из одной ячейки в другую в процессе перехода системы из одного равновесного состояния в другое.

Изобретение относится к термодинамике и может быть использовано в самых различных областях физики для дифференциальных калориметрических измерений теплоемкости, например, в физике твердого тела биофизике и т.п. и позволяет повысить точность измерения разности теплоемкостей образца и эталона и обеспечение возможности измерения абсолютной теплоемкости малых образцов для широкого класса исследуемых объектов. Способ измерения основан на следующем. До подачи теплового импульса идентичные ячейки с эталоном и исследуемым образцом находятся в тепловом равновесии при определенном значении температуры. В обе ячейки в течение некоторого промежутка времени подают одинаковый дозированный импульс тепловой энергии. Непрерывно фиксируют возникающую при этом разность температур между обеими ячейками до установления нового равновесного состояния при более высокой температуре. Определяют количество тепла, перешедшее из одной ячейки в другую в процессе перехода системы из одного равновесного состояния в другое, и затем вычисляют разность теплоемкостей образца и эталона. 1 ил.