Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 128
Текст из файла (страница 128)
рз;  — корпус-нагреватель; у — зкрзиы; гв — подвеске кзлорвметря; 71 — наружный корпус. цу, можно вычислить теплоемкость образцаг с = — ' — '~ гл с 1 т, (9.24) ( (1 — ~где 1йы где глг и свг — масса и теплоемкость элементов калоряметра (проволока, изоляцня и т.п.); гл — масса исследуемого образца. Типичная конструктивная схема калориметра изображена на рис. 9.14 (27).
Внутри калориметрнческого сосуда размеШен нлатииовый термометр сопротявлеиия б. На по. верхности термометра расположена гильза 8 с электрическим нагревателем б в вгуде медной проволоки в изоляцИи 7, Между', гильзой и поверхкостью термометра расположен слой теплопроводяшей смазки 4. В свою очередь гильза нагревателя вставлена внутрь золоченой гильзы 1О, ярнчем зазор между нагревателем и гильзой также заполнен' смазкой 4. Снаружи к гильзе 10 прикреплены тонкие медные ребра О (при исследовании сыпучих материалов), способствующие распрос1гранеивю теплоты от нагревателя.
С этой же целью внутренняя полость калориметра через запаиваемую трубку 3 заполнена гелием, В подобном ка- Длслерилсемтальмое определение теллафизических слобсгл Разд. 9 442 з Рис. 9.16. Конструкция массивного кало. рнметра. Ю 1 — флннец, соединявшей ннлорнметр с печью; 1 — шток упреелснн» шторКой; 3 — опорке; 4 — мешалка термостетч; б — перужный термометр сопротнелепнл; б — нчолнцня; 7 термометр; З вЂ” грелупроеочный йегрсеетельс У— массивный блок келорнметра: 10 — нетрееетель термостете; 11 — опоре блока; 11 — холопнльннн; !3 — оболочке калорнмстре; 11 — енрены.
1г 1)н = АЬТ. (9. 25) л лорнметро величина ч'! глсср! =А, обычно 1=! называемая геллоаым значением калориметра, может быть определена в опытах с полностью собранным калориметром, но без исследуемого образца. Метод непосредственного нагрева используют также нри повышенных и высоких температурах. Однако увеличение интенсивности радиационного теплообмена создает трудности в его реализации Вместе с тем метод может успешно применяться при высоких температурах, если калориметр окружить адиабатиой оболочкой.
В этом случае автоматический регулятор поддерживает температуру оболочки калориметра раиной температуре поверхности образца. Это сводит к минимуму.тепловые потери образца и снижает погрешность измерения теплоемкости. Тепловое значение калориметра определяют либо расчетным путем (что менее точно), либо экспериментально [2н9г'. Типичная конструкция калориметра, работающего при температурах до 600 К, показана на рис. 9.15.
Подробное описание техники калориметрнческого эксперимента и различных тяпов калорнметров можно нанти в (27, 30). Метод смешения 11). Находит широкое применение для исследования калорическнх свойств твердых тел при высоких темпера. турах. Этот метод относится к числу. наиболее совершенных п разработанных. Идея метода в том, что в' нечи образец нагревается до нужной температуры Т, после чего сбрасываетси в расположенный под печью калориметр, в котором остывает до температуры, близкой к комнатной Т . В калориметре измеряется теплота, отданная образцом при его остываини от температуры Т до Тш т.е, по существу разность эн. тальпий образца между этими температурами.
.В качестве калориметрического устройства (рис. 9.16) используют массивный, обьсчно медный блок 9, окруженный несколькими экранами !4 для уменьшения теплообмеиа с калорнметрической оболочкой 1В и термастатируюшей жидкостью термостате. Внутри калориметра смоитиро. ван нагреватель В, который используется для определения теплового зкачения калориметра. Приемная полость блока, в котарую падает образец, закрыта массивными шторками 3, которые открываются только на время пролета образца из печи в калориметр, Повышение' температуры блока во время ойыта определяют платиновым термометром сопротивления 5, распопожеиным в пазах на его внешней поверхности. Количество теплоты Ою внесенное с исследуемым образцом в калориметр, вычисляюф по теп.
попому значению калориметра А, определяемому в специальных опытах, и попышению температуры калориметра в опыте ЬТ =Т -Т: Разность энтальпий образца нри температуре опыта Ь(Т) и при температуре калориметра й(Тн) равна: й (Т) — й(Тн) = Ын !2ам+ Чпот)(ш, (9. 26) где Очм — теплота, внесенная в калориметр с ампулой, если образец заключен в ампулу; доче — потери теплоты образцом за время надення нз печи в калориметр, определяемые в специальных опытах; тл — масса исследуемого образца. Теплоемкость образца ср(Т) = (дй (Т)1дТ) . (9.27) $9.3 Методы определения яилоричзснил свойств веществ 9.3.9.
ОВРеделение калОРических СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ .Для исследования теплоемкости и энтальпии жидкостей пригодны методы, опи. санные для твердых тел. Вместе с тем для исследования теплаемкостей жидкостей широко применяют специфический метод— метод протока (см. п. 9.3.3.)с Теплоемкости жидкостей исследуют в аавнсимасти от давления и температуры. Чаше всего исследуют изобарную теплоемкасть ср, реже — изохорную с,. В ряде случаев для исследования теплоыбкости и эитальпии жидкостей (жидкнх металлов, расплавов солей и др.) оказывается удобным метод смешения. Главное отличие в применении метода к жидкостям состоит в обязательном использовании амцулы. Тепловое значение ампулы А,м должно быть хорошо изучено в отдельных опытах.
Материал ампулы не должен реагировать с исследуемым веществом во всей температурной области исследования. Ва многих случаях требуется герметичность ампулы во избежание потерь'вещества за счет испарения. Перед опытом определяют количество вещества, содержащееся в ампуле. Ампулу с исследуемым веществом нагревают в печи до температуры опыта Т.
Затем сбрасывают ее в калориметр, температура которого в общем случае повышается от Т, до Т, хотя в ряде случаев используются изотермические калариметры. Температура ампулы с содержимым в конце опыта также становится равной Т, при этом энтальпию исследуемой жидкости определяют по (9.26), а теплоемкость — по (9.27). Тепло. та, внесенная к калорнметр ампулой, Янм =.- Аам (Т Тн) ° (9.28) Метод смешения получил весьма широкое применение в исследованиях при высоких температурах.
Пример такого исследования при температурах до 1200 К можно Рис. 9.!7. Схема установки с ледяным калорнметром, нлентрапсчь: Л вЂ” яедянай княаряметр; 7— тлпняяяр дня падячн Ртути; У вЂ” чашка с Ртттью; 3 — термастятнРуюшяя спираль; б— пряамный канал княарнметра; б — дариус я абаначкя калориметра: б— нямарашенный ясдг 7— ртуть; З вЂ” яядяпай термастат; Р— надя; 19— металлические ребра; Ы вЂ” абрннсц. найти в (30]. Особенность этой работы состоит еще и в том, что в ией испалъзован калориметр постоянной температуры †т называемый ледяной калоримегр (рис.
937). Нагретую в пбчн 7 до температуры опыта Т ампулу с исследуемым веществом сбрасывают в ледяной калориметр П. Количество теплоты Яю введенное с ампулой в калорнметр, определяются па массе шн расплавившегося льда 8 и теплоте плавления льда йш Массу тн определнют по уменьшению объема системы лед 6 — вода 9 в калорнметрическом сосуде б, а это изменение объема в свою очередь определяют. по количеству лтути, втянутой внутрь калориметра по капилляру 8 при плавлении льда. Количество ртути находят весовым методом по убыли массы ртути глр, в сосуде 2, Сосуд Ю окружен тающим льдом 8 для исключения притока теплоты извне. Температура калориметра во время опыта остается постоянной и равной Т, = = 273,15 К. Количество теплоты, внесенное в калориметр исследуемым образцом, пзрк ьпл Оп = ь '(9 29) р (рл — ан) где р — плотность ртути; а, ая — удельные . объемы льда и воды соответственно.
' ° Ледяной калориметр позволяет определять количества теплоты с высокой точностью, однако он требует длительного времени для намораживания льда иа ребра 70, что не всегда удобно. Интересной разновидностью калориметра постоянной температуры является так называемый кипящий яиларимлтр, который используется нри исследовании энтальпии и теплоемкости щелочных металлов и их растворов 1!), Количество теплоты в этом калориметре определяют по количеству исцарнвшейся из калориметра воды, находящейся в состоянии насыщения, за счет теплоты Ян, введенной в калорнметр с образцом.
Образующийся пар конденсйруют в специальном конденсаторе и конденсат взвешивают. Количество теплоты, внесенное в калариметр, в первом приближении равно: Ьбн = Шнапд Г (9. 30) где ш„,нд — масса образовавшегося конден. сага; г — теплота парообразовання воды. Схема калориметра изображена на рнс. 9.!8. Он состоит из калориметрического сосуда с кипящей жидкостью 5. Образующийся яар по паропроводу 2 направляется в конденсатор 8. Конденсат собирается в емкость 9, Приемная .гильза калориметра 8 заканчивается аккумулирующей насадкой б, снижающей интенсивность кипения жидкости б.
Калориметрический сосуд окружен термостатом 4, в котором нагревателем 7 создается режим кипения. Термастат сводит к минимуму теплообмен калориметра с окружающей средой. Нагреватель 1 поддерживает в калориметра режим развитого пузырькового кипения. В таких условия~щ Зквлерсмеятаяьмюе оярвдееелле тепла!(зявачееясх свойс(м Равд. 9 в.з.з. оптвдвлвпив кллотичвских ОВОпств ГАЗОВ И ПАРОВ Рнс. 9.19.
Схема калориметра смешения для измерения теплоемкостя газов. Рнс. 9.!8 Схема кипящего калориметра. вся введенная в калорнметр теплота расходуется на нспаренне жидкости н прнмененне формулы (9.30) требует введения лншь неболыпнх поправок, рассмотренных в 1!!. Калорнческие свойства газов зависят от давлення н температуры. Для нсследовання теплоемкостн с„ прнменнют, главным образом, метод смешения н метод протока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
