Способ определения термического коэффициента сжимаемости диэлектрических и кристаллических материалов Советский патент 1979 года по МПК G01N25/16 

..,. .,

Изобретение относится к физике твердого теПа, в частности, к области определений теплофизических свойств веществ и может быть использовано в практике исследования температурной завис ости и аномалий упругих параметров кристаллических диэлектриков с целью создания технологии тфоизводства материалов с заданными оптическими и физико-техническими свойствами.

Существующие в настоящее время способы определения термического коэффициента сжимаемости кристаллических материалов делятся на две группы и основаны на измерений деформаций испытуемых образцов, подвергнутых всестороннему сжатию (статические ; на возбуждении в исследуемый образцах стоячей волны звуковой частоты с последующим измерением декремента затухания (динамические) 11.

Недостатками известных способов является сложность измерений, заключающаяся в необходимости всестороннего

сжатия образцов, в определении декремента затухания. При ,этом раздельность определения термического ко эффициента сжимаемости и изучения его температурного изменения усложняет исследования теплофизических свойств материалов, заключйкхдиеся в обеспеченииидентичных теплофизкчесщх условий замеров. Общая точность составляет только 6-7%.

Наиболе1е близким техническим решением является способ определения термического коэффициента сжимаемости 2, заключак)щийся в том, что в процессе адиабатического электронагрева образцов при двух произвольно фикси зованных значениях температуры Т, .и Tj измеряют скорости теплового расширения W, и 2. также мгновенные значения токов нагрева 1 и Т i и падения напряжения на образцах и Ug и вычисляют искомый температурный коэффициент сжимаемости Sjt по формуле:

.-Tjk(t-ht- где ft - коэффициент теплового расширения образца в температурном материале .,-«Т,. ; ; Недостатки известного способа состоят в том, что применение его ограничиваётся лишь элекгропроводящйми матери,ййШй; наряду с дилатометрическими из. мёренййми используется и калоримётрированйе, что увеличивает время одного замера; точность определения ограничива ется точностью измерения тока и напряжения (абсолютная погрешность измерений поэтому достигает 2-3%); высокие Т(Шпературы электронагрева дают больши погрешности и требуют лучшей термоизоляшш, что усложняет измерения. Целью предлагаемого способа являетей повышение точности и быстродействия способа определения термического коэффициента сжимаемости, а также расширенйе диапазона -исследуемых материалов. Указанная цель достигается тем, что перед измерением скорости теплового удлинения образцов эталонный образец прёдв1аритёлЬно нагревают, при водйт в контакт торцами эталонный и испытуемы образцы, замеряют при двух произвольно фиксированных значениях температуры скорости теплового расширения каждого образца в приконтактной зоне и вычксляют термический коэффициент сжимаемости исследуемого материала по формуле 1 ,Wj-Wc 1 w-. ж: т,-т, W т,-т, где В - искомый термический коэффи .. .циент сжимаемости исследуемого образца;. термический коэффициент Сжи маемости эталонного образ: ца; - . ,. - ,...- ; : Wx , W - скорости перемещения неза. крепленного конца образца . . при двух замерах, соответ ственно; V« W, - скорости перемеще1шя незакрепленного конца образца эталонного при двух замерах :соответственно. Предлагаемый способ осуществляется слёД; щей последовательностью операций После нагрева эталонного образца и приведения в контакт эталонного и иссле дуемого образцов (плоскость контакта фиксируется и остается неподвижной в пространстве) производят замер скорости теплового перемещения незакрепленног6 основания эталоннохх) стержня TVi , величина которой пропорциональна коэффициенту теплового расширения f) , объемной термоемкости Се и тепловому по,току j через неподвижно закрепленное оснйвание площадью S. .|- .(2) Одновременно измеряют температуру приконтактной зоны Tj и. скорость перемещения незакрепленного свободного конца образца из исследуемого диэлектрика Wx .величина которой рассчитывается lio формуле VW- А q где С« - объемная теплоемкость образца; jf - коэффициеггг теплового расшире йия исследуемого материала, связанный- с коэффициентом сжимаемости эе к некоторой не зависящей от температуры структурной константной в тождеством Ошерина . JXiiCjs Аналогичному тождеству подчиняются и Свойства эталонного образца Вновь повторяют одновременный замер скоростей теплового расширения каждого из стержней W и WlJ , а также температуру плоскости контакта Tj , и по по/лученньТгм данным определяют искомую величину термического коэффициента сжимаемости $ исследуемого материала по форм:уле, выведенной из равенства (2) - (5). .. w где 5 -термический коэффициент сжимаемости эталонного стержня в в температурном материале - Т, измерений. . Погрешность термического коэффициента Сжимаемости диэлектрических и кристаллических материалов равна 0,5%. Определение этого коэффициента облегчает ся тем, что графическое выявление относительного вименения скорости теплового расширения не требует знания абсолютны значений этой величины. Расчеты, основанные на анализе дкпа тограмм быстрого нагрева стали марки . УВД дали для термического коэффициента сжимаемости отрицательное значение, равное -2, грая -в интервале температур 100-400С, что позволяет судить о ферромагнитной аномалии упругих свойств сплавов на основе железа вплоть до точки Кюри. Формула изобретения Способ определения термического коэффициента сжимаемости диэлектрических и кристаллических материалов путем измерения скорости теплового удлинения образцов одинаковой формы при двух фиксированньгх значениях температуры, от личающийся тем, что, с целью повышения ТОЧНОСТИ и быстродействия способа, а также расширения диапазона исследуемых гугатёриалов, перед измерением скорости теплового удлинения образца эталонный образец пр|едварительно нагревают, приводят в контакт торцами эталонный и испытуемый об{5азцы, aai eряют при двух произвольно фиксирозанных значениях температуры скорости расшире

. Й93193 ия каждого образца в прнконтактной зое и вычисляют термический коэффициент жимаемости исследуемого материала Пб ормуле Г y/-w; fii-Vf 1 .де 5j - термический коэффициент сжимаемости эталонного образца в температурном материале - Т,; WojW - скорости теплового перемещения незакрепленного конца эталона при температурах Т и Tj соответственно; А- х - скорости теплового перемещения незакрепленного конца исследуемого образца при температурах Т { и Tj Соответственно; Tg - две произвольно фиксированные .температуры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе S. . .1, Хантингтон Г. Успехи физичесих наук, i96i, т. 74, № 2. 2. Авторское Свидетельство -СССР 254161, кл. Q 01 N 25/16, 1969 гфототип),.