УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОГО ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Советский патент 1969 года по МПК G01N25/16 

Изобретение относится к области создания дилатометрических устройств.

Известны устройства для онределеиия коэффициента объемного теплового расширения твердых тел, содержапдие сосуд для размещения образца и электронный регистрирующий блок для преобразования величины объемного расширения в изменение частоты.

Но эти устройства ле обеснечивают требуемой точности определения объемного расширения при исследовании пластичных тел с большой упругостью пара, например, отвердевших газов.

В предлагаемом устройстве между сосудом и регистрирующим блоком установлен датчик изменения давления, вьшо-лненный в виде конденсатора, одна обкладка которого соединена с регистрирующим блоком, а другая служит мембраной для внутренней (полости сосуда.

На чертеже изображено описываемое устройство, в разрезе.

Сосуд У известного объема сообщается при помощи трубки 2 с датчиком 3 из менения давления, нредставляющи.м собой конденсатор, одна обкладка которого является мембраной 4, а вторая обкладка 5 соединена при помощи провода 6, герметичного вывода 7 и вакуумного коаксиального вывода 8 с контуром транзитронного генератора электронного измерительного устройства ( на чертеже не показан). Обкладкл 4 и 5 конденсатора разделены при помощи слюдяного кольца 9, для механической устойчивости датчик снабжен пружиной 10 н фторопластовой нрокладкой //. Герметичная камера 12 через низкотемпературные вентили 13 и 14 и трубопровод /5 сообщается с сосудом /.

Последсвательность проведения исследований коэффициента теплового расщирення отвердевшего газа (например, твердого криптона) такова.

Через вентиль 3 исследуемый газ подается в предварительно охлажденный сосуд 1, где газ затвердевает, заполняя больщую часть сосуда. Таким образом, готовится образец исследуемого вещества 16. Свободный от образца объем /7 заполняют газообразным гелием, после чего вентили закрывают. При изменении температуры меняется объем образца и овободный объем, а следовательно, и давление гелия, которое иередается мембране. Мембрана является одной из обкладок конденсатора, включенного посредством вакуумированного коаксиального вывода в контур транзитротаного генератора. При изменении давления в сосуде :мембрана прогибается, изменяя емкость конденсатора, а следовательно, и частоту генератора. Отыскав предварительно опытным путем зависимость между давлением и частотой, можно во время опыта по изменению частоты судить об изменении давлеиия гелия в сосуде, а следовательно, и об изменении объема образца, т. е. о его тепло(вом расширении.

Для расчета величины коэффициента объем«ого расширения образца рассчитывают-объем части сосуда, заполненной тазообразиым гелием. Для этого по известной при какой-иибудь температуре плотности и массе исследуемого вешества Определяют объем образца.

Однако на оонов«ой эффект - из менение давления гелия из-за расширения образца налагается собственное те.миературное изменение давления гелия. Чтобы ско.мпенсировать его, Б камеру 12 через вентиль 14 впускают гелий до давления, равного давлению гелия в сосуде /. Поскольку сосуд, ме.мбраа-1;ный датчи к и веитили находятся при одной « той же температуре, собственное температурное изменение давления гелия по обе стороны ме.мбраны одинаково и не -вносит погрешности в результаты измерений.

Для компенсации большой и быстро меняющейся е изменением температуры упругости паров исследуемого Беш,ества, находящегося ,в сосуде 1, в :камеру 12 через вентиль 14 также конденсируется небольшое (по сравнению с массой образца) количество исследуемого вещества, которое создает в камере 12 давление пара, равное давлению пара ;в сосуде /.

При помощи описываемого устрой-ства были измерены коэффициенты теплового расширения твердого криптона в интервале температур 90-115°К. В этих экспериментах сосуд объемом 79 слгз заполнялся на 87-98Vo отвердевщцм крвптоном при температуре ниже точки плавления (115,б°К). Давление газсо бразного гелия в различных сериях опытов составляло 260-1100 мм рт. ст. Тепловое расширение медного сосуда 1, незначительное по

сравнению с расширением твердого криптона, учитывалось при помощи данных о коэффициенте теплового |расширения меди. Небольшие nonpaiBKn, связанные со «свободным ходом установки (например, из-за разности в тепловом расширении медного корпуса 18, датчика 3 и мембраны 4 из бериллиевой бронзы) определялись при изменении температуры датчика и сосуда без образца. Опытным путем

было установлено, что эффектами сорбции гелия от1вердевши1М криптоном люжно пренебречь.

Сосуд, мембранный датчик и вентили помещались в криоетат с жидкой пропан-бутановой смесью, температура ее поддерживалась с точностью ±0,03°К и измерялась платиновым термометром. Чувствителыюсть мембранного датчика составляла 0,65 кгц/мм рт. ст. Экспериментальная погрещность при определении коэффициента теплового расширения составила +50/0Предмет изобретения

Устройство для определения коэффициента объемного теплового расширения твердых тел, содержащее сосуд для размещения образца и электронный регистрирующий блок для преобразования величины объемного расширения

в изменение частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при исследовании пластичных тел с большой упругостью пара, например, отвердевших газов, между сосудом и регистрирующим блоком установлен

датчик изменения давления, выполненный в виде конденсатора, одна обкладка которого соединена с регистрирующим блоком, а другая служит мембраной для внутренней полости сосуда.