Методика выполнения измерения теплоемкости при помощи прибора ИТ-с-400. (часть 3 стр. 79)

Метод монотонного нагрева реализован в измерителе теплоемкости ИТ-с-400, предназначенном для исследования температурной зависимости теплоемкости твердых тел, сыпучих, волокнистых материалов, жидкостей с плотностью не менее 800 кг/м3. Тепловая схема с-калориметра типа ИТ-с-400 представлена на рисунке 2.7.

В процессе подготовке к работе образец 1 помещают в ампулу, выполненную в виде стакана 2 с крышкой 3. Стакан размещают на тепломере 4, закрепленном на основании 5 с встроенным нагревателем 6. Тепловая связь образца 1, находящегося в стакане 2 с крышкой 3, с внешней средой допускается только через тепломер 4. Поэтому внешние поверхности стакана 3 отделены от окружающей среды адиабатической оболочкой, выполненной в виде колпака 7 со встроенным в него нагревателем 8. Система автоматического регулирования САР поддерживает нулевую разность между температурой колпака 7 (измеряемой термопарой 9) и температурой стакана 2 (измеряемой термопарой 10) путем изменения электрической мощности, подводимой к нагревателю 8, равномерно распределенному по боковой поверхности колпака 7. Монотонный нагрев образца 1 и ампулы осуществляется за счет подвода электрической мощности к нагревателю 6, встроенному в основание 5. Количество тепла, проходящее в единицу времени через сечение тепломера 4, расходуется как на разогрев образца 1, так и на разогрев ампулы в виде стакана 2 с крышкой 3.

где P0 – мощность (количество тепла в единицу времени), идущая на разогрев образца; Pа – мощность (количество тепла в единицу времени), идущая на разогрев ампулы; PТ – полная мощность (количество тепла в единицу времени), проходящая через тепломер 4. Величины P 0, P а – могут быть рассчитаны по формулам

где – удельная теплоемкость образца и ампулы,; – массы образца и ампулы, [кг];

– скорость разогрева, [К/с];

– полная теплоемкость ампулы, [Дж/К].

Полная теплоемкость C А = С А(Т) является постоянной характеристикой ампулы, выполненной в виде стакана с крышкой, и зависит только от температуры Т. О величине тепловой мощности РТ, проходящей через тепломер 4, можно судить по величине перепада температуры на тепломере 4 и по коэффициенту КТ тепловой проводимости тепломера, определенных в ходе независимых градуировочных экспериментов

Параметр является постоянной характеристикой тепломера и зависит только от температуры T. С учетом изложенного выше, уравнение теплового баланса (2.9) для ампулы с размещенным в ней образцом можно записать в виде:

откуда получается расчетная формула

На рисунке 2.8 показаны графики, иллюстрирующие изменение температур, измеряемых (см. рисунок 2.7) термопарами, 11 и 12. Отметим, что термопара 11 измеряет температуру нижней части тепломера 4, а термопара 12 измеряет температуру ампулы, опирающейся на верхнюю часть тепломера 4 (см. рис. 2.7).

Дата добавления: 2015-11-16