Компенсационный метод измерения коэффициента теплового расширения проводящих и непроводящих жидкостей (1103426)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКарчевский Олег ОлеговичКомпенсационный метод измерения коэффициента тепловогорасширения проводящих и непроводящих жидкостей01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физикиАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква - 2013Работа выполнена на кафедре молекулярной физики физического факультетаМГУ имени М. В.Ломоносова.Научный руководитель:кандидат физико-математических наук,доцент Благонравов Лев АлександровичОфициальные оппоненты:Городецкий Михаил Леонидовичдоктор физико-математических наук, профессор кафедры физики колебаний,физический факультет МГУ имени М.В.ЛомоносоваСпирин Геннадий Георгиевичдоктор технических наук, профессор федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего профессиональногообразования «Московский авиационный институт (национальныйисследовательский университет)»Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институтаметаллургии и материаловедения им.

А.А. Байкова Российской АкадемиинаукЗащита состоится «03» октября 2013года в 15:30 на заседаниидиссертационного совета Д.501.001.66 при Московском государственномуниверситете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинскиегоры, д. 1, стр. 2, Физический факультет МГУ, ауд.___.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке МГУ имениМ.В.Ломоносова.Автореферат разослан «29» Августа 2013г.Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.001.66,к.ф. –м.н.И.Н.Карташов2Общая характеристика работыВ жидких металлах наблюдаются аномалии (изломы или скачки) натемпературных зависимостях ряда теплофизических свойств. Аномалиинаблюдаются на вязкости, плотности, скорости звука, теплопроводности,адиабатического термического коэффициента давления, структурногофактора, коэффициента теплового расширения.

Их всестороннее изучениепозволит уточнить связь между указанными аномалиями и особенностямимикроскопических свойств жидкостей.Актуальность темы обусловлена необходимостью изучения коэффициента1 Vтеплового расширения (к.т.р.) p=  V  T  pжидких металлов в областианомальногоповедениятеплофизическихсвойств.Наблюдаемыйаномальный скачок к.т.р. составляет не более 5 % . Минимальная разностьтемператур в традиционных дилатометрических методах составляет десяткиградусов и не обеспечивают должной температурной точности длявыявления аномального поведения к.т.р.

в жидкости. Методы, основанные намодуляционной дилатометрии, где малые периодические температурныеколебания вызывают периодическое изменение длины образца,предоставляют требуемую точность, но применимы лишь для твердых тел. Внастоящей работе реализован новый метод измерения [1], который позволяетпроводить измерения к.т.р. при величине температурной ступеньки от однойдесятой до нескольких десятых долей градуса, что удовлетворяет условиямисследования температурных аномалий к.т.р. жидких металлов. Реализуемыйметод при всех прочих равных условиях является абсолютным, то есть нетребует привлечения дополнительных справочных материалов по образцу.Применение метода не ограничивается проводящими жидкостями. Прииспользовании вспомогательного образца метод можно использовать дляопределения коэффициента теплового расширения и диэлектрическихжидкостей.Т.о.

работа по созданию установки, впервые реализующей новый,модуляционный метод измерения коэффициента теплового расширенияпроводящих жидкостей, и выработка рекомендаций по применению данногометода являются актуальными.Цель работы. Создание установки для реализации нового метода измерениякоэффициента теплового расширения жидкостей в условиях двойногомодуляционного воздействия. Отладка установки, путем тестирования на выполнение необходимогоусловия достоверности получаемых результатов. Апробацияустановкииметодаизмеренияввариантекомбинированного образца для проведения температурных исследованийкоэффициента теплового расширения воды, используемой в качестведиэлектрической жидкости.3 Апробация установки и метода измерения в варианте проводящегообразца путем изучения температурной зависимости коэффициентатеплового расширения щелочных металлов. Выработка рекомендаций по эффективному применению методаизмерения коэффициента теплового расширения в условия двойногомодуляционного воздействия.Научная новизна работы.1.

Впервые создана экспериментальная установка, реализующая новыйметод измерения к.т.р. проводящих жидкостей с применением двойногомодуляционного воздействия различной физической природы на образец.Метод заключается в том, что образец находится под воздействиемпериодически изменяющегося давления с частотой ν и одновременнопропускаемого через него переменного электрического тока с той жечастотой.

При этом температурные отклики от обоих воздействийскомпенсированы. Метод позволяет получать значения к.т.р. при малыхамплитудах температурных колебаний (0,1-0,2 К), что дает право считать ихблизкими к истинным.2. Показана возможность проведения температурных исследований к.т.р.проводящих жидкостей новым методом без применения дополнительныхсправочных материалов.3. Показана возможность проведения температурных исследований к.т.р.диэлектрическихжидкостейновымметодомсприменениемвспомогательного образца и привлечением дополнительных справочныхматериалов.Практическая ценность работы состоит в том, что выработанырекомендации по реализации нового модуляционного метода измерениякоэффициента теплового расширения. Выполненные в работе измеренияуказывают на возможность проведения температурных исследований к.т.р.

вобласти аномального поведения термодинамических свойств жидкихметаллов, а также в области состояний, при которых к.т.р. испытываетзначительные изменения (вблизи критической температуры расслаиваниядвойных смесей). При идеальной реализации этого метода он может бытьиспользован как абсолютный метод. Сделан шаг в создании чувствительногометода измерения к.т.р., который при дальнейшем увеличении точностиизмерений,позволитизучатьприродуаномальногоповедениятеплофизических свойств жидкостей.Личное участие соискателяАвтор настоящей работы самостоятельно смонтировал и настроил блокимодуляции мощности электрического тока, пропускаемого через образец.Было создано два различных блока для измерений коэффициента тепловогорасширения проводящих и непроводящих жидкостей.

Им создана и отлаженасистема, обеспечивающая синхронную работу модулятора давления имодулятора электрического тока. При его непосредственном участиивыполнялись все калибровочные измерения, а также все измерения4коэффициента теплового расширения как диэлектрических, так иметаллических жидкостей. Выполнен расчет поправочной функцииучитывающей нарушения адиабатических условий при воздействии наобразец колебаний давления и переменного электрического тока.Обсуждение и интерпретация результатов проводилось совместно с научнымруководителем, а также с другими соавторами публикаций.Достоверность полученных результатов.Достоверность результатов по коэффициенту теплового расширениякалий-натриевой смеси эвтектического состава, а также цезия обусловленанадежностью калибровок: датчик давления прокалиброван с помощьюпоршневого манометра; калибровка сигналов, пропорциональных мощности,осуществлялась тремя согласующимися способами.На защиту выносятся следующие положения:1.

Результаты разработки методических вопросов измерения к.т.р.жидкостей компенсационным методом с применением двойной модуляции:- установление необходимого условия корректности измерения к.т.р.;- обеспечение синхронности модуляционных воздействий на образец;- обеспечение защищенности измерительного канала от электромагнитныхпомех;- способы модуляции, обеспечивающие синусоидальную форму колебаниймощности электрического тока, пропускаемого через образец.2.Результатыизучениятемпературнойзависимостик.т.р.дистиллированной воды, подтверждающие достоверность результатов,получаемых с помощью варианта компенсационного метода сиспользованием комбинированного образца.3.

Результаты изучения температурной зависимости к.т.р. калий-натриевойсмеси эвтектического состава и жидкого цезия, подтверждающиедостоверностьрезультатов,получаемыхспомощьювариантакомпенсационного метода, разработанного для проводящих жидкостей.Апробация работыРезультаты работы докладывались-на VI Международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов99» МГУ им. В. М.

Ломоносова 23 апреля 1999 г.-на Международном семинаре «Теплофизические свойства веществ». Г.Нальчик. 2001 г.-на 10-ой Российской конференции по теплофизическим свойствамвеществ. Казань. 30 сентября- 4 октября 2002 г.-на Российской межотраслевой конференции «Тепломассоперенос исвойства жидких металлов».

Обнинск. 29-31 октября 2002 г.-на 12-ой Международной конференции по жидким и аморфным металлам(LAM 12) Metz, France. 2004.-на 11-й Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ.Санкт-Петербург.4-7 октября 2005 г.5-на Международной конференции студентов, аспирантов и молодыхученых по фундаментальным наукам «Ломоносов -2006». Секция «Физика».Физический факультет МГУ . 2006.-на 13-ой Международной конференции по жидким и аморфным металлам(LAM 13) Екатеринбург. 2007.-на 13-й Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ(РКТС-13).

Новосибирск. 28 июня-1 июля 2011 г.Список работ по теме диссертации приведен в конце автореферата.Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения,четырех глав, выводов, приложения, списка литературы. Объем диссертации112 страниц, включая 53 рисунка и 2 фотографии. Список литературысостоит из 76 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведенииобсуждаетсяактуальностьтемыдиссертации,сформулированы цели работы, указаны научная новизна работы и еепрактическая ценность. В конце введения указываются положения,выносимые на защиту.Первый параграф Главы 1 посвящен обзору аномалий на температурныхзависимостях некоторых теплофизических свойств в металлах.

Указываетсяна наличие аномалий на температурных зависимостях теплофизическихсвойств металлов. В частности, отмечается скачок адиабатическоготермического коэффициента давления (а.т.к.д.) в жидком цезии притемпературе 585-590К. При анализе температурной зависимости плотностижидкого цезия и теплоемкости делается вывод о том, что наибольший вкладв аномальное поведение а.т.к.д.

вносит к.т.р. В конце главы отмечаетсяцелесообразность создания нового, компенсационного метода измеренияк.т.р., в котором применение двойной модуляции должно позволить достичьвысокой чувствительности. Формулируются цели работы.Во втором параграфе дан обзор различных методов измерения к.т.р.Методы рассматриваются на предмет возможности обнаружениятемпературной аномалии к.т.р. Заметное место в ряду методов,чувствительных непосредственно к коэффициенту теплового расширения,занимают модуляционные методы. Модуляционная дилатометрия былапредложена Крафтмахером (Kraftmakher) и Черемисиной (Cheremisina) в1965 г. В модуляционных методах определения к.т.р. предполагается наличиеспособа возбуждения температурных колебаний относительно среднегозначения и способа измерения соответствующих колебаний длины образца.Такие методы позволяют игнорировать нерегулярные изменения длиныобразца, обусловленные внешними возмущениями.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации