Способ измерения теплоемкости материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/20 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ Изобретение относится к теплофйзи ческим измерениям физико-химических свойств материалов, в частности к ка лориметрическому способу измерения теплоемкости материалов, и мотет быт использовано в различных устройствах преобразования энергии Известны способы измерения теплоемкости, например, адиабатический, изотермический, требуюодее больших временных затрат, непосредственного контакта с образцом исследуемого материала. Поэтому при радиационных испытаниях материалов с их помоцью можно измерить теплоемкость материала либо до облучения, либо после облучения с применением дистанционного управления перемещением радиоактивного образца . Недостаток известных способов измерения теплоемкости состоит в том, что они позволяют определять теплоем кость непосредственно в процессе облу чения. МАТЕРИАЛОВ Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения теплоемкости материалов в процессе их облучения путем определения скорости роста температуры исследуемого образца. По известному способу для измерения теплоемкости материала С в процессе облучения необходимо с помощью квазидиабатического калориметра в одной и той we точке поля излучения при строго неизменной интенсивности излучения измерить скорость роста температуры (9Т / бТ ) для эталонного и исследуемого образцов, после чего используя известные соотношения определить С Г2.. Основные недостатки известного способа состоят в том, чта измерения С в широком температурном интервале невозможны и облучение практически можно проводить лишь в поле -излучения . Цель изобретения - расширение тем пературного диапазона измерений теплоемкости в процессе облучения без ограничений на вид излучения и свойства исследуемого материала. Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения тепло емкости материалов при радиационном облучении путем определения скорости роста температуры образца, последова тельно производят электрический, радиационный и совместный радиационно|Электрический нагревы образца в адиабатических условиях, сохраняя посто янной электрическую мощность прйэлект рическом и совместном нагревах, а ра диационный и совместный нагревы выполняют в процессе облучения, после чего по измеренным скоростям роста .температуры определяют отношение искомой теплоемкости С к теплоемкости необлученного образца Со по формуле г /г - (- Т/ ЭТ )о У-1-Ч ( )4 где ( ЭТ/бТ )(д,()(2) скорости роста температуры образца при электрическом, радиационном и совместном радиационно-электрическом нагревах, соответственно, определенные для одной и той же температуры опыта. Кроме того, измерения теплоемкости производят многократно по мере на бора образцом дозы облучения. Способ осуществляется- следующим образом. 1. Производят электрический нагрев образца в заданном диапазоне темпера тур в адиабатических условиях с помощью нагревателя на образце при определенной неизменной мощности Рад В результате получают зависимость GO /Т/ и вспомогательную кривую С вТ/Эг)о /Т/, где GO - удельная теплоемкость необлученного образца, Т - температура. Здесь имеем РЭД Со (эт/ет) . (2) 2. После внесения образца в поле и лучения (вид излучения не играет рол с методической точки зрения), стабилизации температурного режима и набо ра первого из заданных значений погл щенной дозы излучения включают компе сационный нагреватель и в адиабатических условиях регистрируют изменения температуры во времени за счет радиационного разогрева. Тогда Рро,д С (ЭТ/ЭГ) (3) где С - неизвестная удельная теплоемкость образца во время облучения при дозе, набранной к.моменту измерения; мощность радиационного тепло Р-Л выделения. 3. Компенсационный нагреватель отклЮ чают, дожида тсяГ установления исходного уровня температуры, включают нагреватель, задавая мощность РЗД (п. 1) и регистрируют в адиабатических условиях изменение температуры образца в заданном диапазоне. Для повышения точности определения С ве-, личина Рдд должна превышать значение Ррдд не менее, чем в 2 раза В этом случае -РЭА - С(.ЭТ/ЭГ)2. (4) из (3) и (4) следует РЭА С 1( эт/эт:)а- ( 9Т/эг)(5) Сравнивая (5) и (2), получим (дТ/ дг)о 0 ( эт/дт г- ( ат/эт Здесь все значения производных берутся при одной и той же температуре опыта. 4. Отключают оба нагревателя и облучение продолжается вплоть до набора следующей заданной дозы. Операции по пп. 2 и 3 повторяются каждый раз. Сам процесс облучения ведется непрерывно. Поскольку при радиационных испытаниях и исследованиях,основной интерес представляет не абсолютная величина теплоемкости G, а ее относительное изменение С/С , погрешность предлагаемого способа получается не более 5. Сели изменение G в заданном диапазоне температур не превышает , то операция по п. 2, может быть сокращена до измерения только при исходной температуре опыта. В качестве примера выполнения способа измерения теплоемкости материалов рассмотрим определение теплоемкости полиэтилена высокого давления. Образец снабжают рабочим электронагревателем сопротивлением около 1000м. Сопротивление компенсационного нагревателя около 200 Ом ( материал нагревателей - констант). Образец с оболоч