Способ количественного определения масс компонентов многокомпонентного изделия Советский патент 1991 года по МПК G01N33/20 

Изобретение относится к анализу материалов, а именно к количественному определению масс многокомпонентного объекта, представляющего изделие, сплав или смесь веществ, и может быть использовано при контроле массы компонента готовой продукции в ювелирной, машиностроительной, химической, металлургической и других отраслях.

Известно устройство с применением калориметра, использующее способ определения масс льда по количеству тепла, поглощающего замороженным образцом.

Недостатком устройства является то, что в случае наличия нескольких веществ, например льда, металлических и пластмассовых предметов неизвестной массы, их определение при помощи калориметра невозможно.

Наиболее близким техническим решением является способ раздельного количественного определения масс изделия.

Однако в случае разделения изделия кз детали возникают дополнительные затраты, связанные со сборкой.

Целью изобретения является определение масс компонентов без разрушения изделия.

В качестве примера рассмотрим изделие из трех компонентов, состоящих из куска серебра массой mi 0,011 кг и куска алюминия пп2 0,014кг, помещаемых в медную гильзу массой тз 0,060 кг.

ч о ю ы о ел

Нагревая трехкомпонентное изделие до t 80°C и опуская его в калориметр с водой, температура которого до погружения соответствовала t 20°С, определяем установившуюся температуру (9 21, °С для случся, когда масса медного сосуда калориметра соответствовала ггц 0,2 кг, а масса воды т5 0,3 кг, При этом количество тепла, отданное изделием калориметру, составило Qo 2236,25 Дж.

Взвешиванием указанного изделия на весах получена масса трехкомпонентной системы, равная М0 0,0854 кг.

Наряду с определением массы изделия на базе весового метода определяем обьем указанной системы, составивший

V0 13,11- 1СГ6м3.

Исходя из системы трех уравнений с тремя неизвестными, представленных в виде:

М0 mi + ГП2 + тз 0,0854 кг;

V0

mi

4- Ш2 0.

-гг

тз

10 6м

to°- Р2 рз 13 11 iA to° + C2rrt2 At0° + сзтз Д t2236,25 Дж, где р - плотность серебра pi 10500 кг/м3;

/32-плотностьалюминия,/52 2700кг/м ;

рзг плотность меди, рз 8900 кг/м3;

ci - удельная теплоемкость серебра, ci 230Дж/кг К;

С2 - удельная теплоемкость алюминия, С2 880Дж/кг К;

t (80°C-21,70C) 58,3°C, получаем массу серебра гщ 0,012 кг 12 г; массу алюминия ГЛ2 0,015 кг 15 г; массу меди тз 0,058 кг 58 г (при относительной погрешности измерения: для серебра & 9,1%, алюминия & 6,6%, меди из 3,45%).

Для реализации способа, обеспечивающего определение масс каждого компонента трехкомпонентного изделия, необходимо осуществить взвешивание изделия в воздухе, определив его массу М0; взвешивание изделия в воде, определив его вес в воде и эквивалентную ему массу Мот, определив обьем изделия по формуле V0 М0 М01// о, где РО плотность воды,

Нагревая изделие и помещая его в калориметр с жидкостью (водой), определяют количество-тепла, получаемое калориметром (Qo), или количество тепла, отдаваемое изделием. По данным М0; V; Q0 определяют массы компонентов изделия

mi, тз, тз.

В случае наличия большего числа компонентов, например четырех, необходимо

0

5

0

осуществить взвешивание изделия в воздухе, определив массу М0; взвешивание тела в воде, определив эквивалентное значение массы M0i; по данным М0-М01 и плотности воды ро определить объем изделия V0; нагреть изделие до температуры t ti°, опустить в калориметр с начальной температурой t to0 и зафиксировать значение установившейся температуры &{ определить количество тепла, переданного калориметру, QU вновь нагреть изделие до температуры t0 t2° ti° и опустить в калориметр с начальной температурой t t0°, зафиксировав значение установившейся температуры ; определить количество переданного калориметру тепла Q2.

Из системы уравнений:

М0 mi + rri2 + гпз + тз;

5

0

5

0

5

0

5

V0 Ul

mi

+ ГП2

P2

+ ЛЯ. + m4

/53/04

ciimi + С21ГП2 +

+ С31ГПЗ + C41ITI4 Q2;

- ci2mi + С22ГПг +

t - 65

+ С32ГПЗ + С/12ГП4,

где en, C21, C31, C41 - удельные теплоемкости искомых веществ в интервалетемпераTypt0Ј$f;rfi;

С12, С22, сз2, С42 - удельные теплоемкости искомых веществ в интервале

температур t°Ј|02;t2/; о предел я ют массы компонент гщ; гг)2; тз; ггм.

Формула изобретения Способ количественного определения -ласе компонентов многокомпонентного изделия, включающий взвешивание его в воздухе или жидкости, отличающийся тем, что, с целью определения масс компонентов без разрушения изделия, изделие после взвешивания нагревают до температуры Ti и определяют количество выделившегося тепла СИ помещением его в калориметр, затем нагревают изделие до температуры Т2 Ti и определяют количество выделившегося тепла Q2 помещением его в калориметр, операции нагревания изделия и определения выделившегося тепла помещением его в калориметр повторяют п-2 раза, где п - число компонентов изделия, при этом нагрев изделия перед каждым помещением в калориметр производят до более высокой температуры, а массы компонентов определяют из системы уравнений теплового баланса.

Изобретение относится к количественному определению масс компонентов многокомпонентного объекта и может быть использовано при контроле массы компонентов в готовой продукции. Целью изобретения является определение масс компонентов без разрушения изделия, В соответствии с данным способом изделие сначала взвешивают, а затем нагревают до температуры TI и определяют количество выделившегося тепла См помещением его в калориметр, после этого изделие снова нагреваю до более высокой температуры Та Tin определяют количество выделившегося тепла 0.2, помещая его в калориметр. Операции нагревания изделия и определения выделившегося тепла путем помещения его в калориметр повторяют п-2 раза, где п - число компонентов изделия, при этом нагрев изделия перед каждым последующим помещением в калориметр производят до более высокой температуры, а массы компонентов определяют из системы уравнений теплового баланса. (Л