способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении
Классы МПК: | G01N25/20 с помощью калориметрических измерений, например путем измерения теплоемкости или теплопроводности |
Автор(ы): | Ивановский В.А., Зеленев Ю.В., Отмахова Т.В. |
Патентообладатель(и): | Ивановский Василий Андреевич, Зеленев Юрий Владимирович, Отмахова Татьяна Васильевна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-07-02 публикация патента:
10.04.2002 |
Изобретение относится к измерительной технике. Образец помещают в конденсаторный первичный измерительный преобразователь, расположенный в микрокалориметре, измеряют средний квадрат напряжения электрических флуктуаций, диэлектрическую проницаемость и коэффициент диэлектрических потерь, обусловленные внутренним электромагнитным полем, для двух моментов времени нагрева и вычисляют удельную теплоемкость полимера при постоянном давлении. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ измерения удельной теплоемкости полимеров при постоянном давлении, заключающийся в том, что помещают исследуемый материал известной массы в микрокалориметр, задают режим нагрева, измеряют количество тепловой энергии, подаваемой на образец, определяют удельную теплоемкость по результатам измерений, отличающийся тем, что образец помещают в конденсаторный первичный измерительный преобразователь, расположенный в микрокалориметре, измеряют средний квадрат напряжения электрических флуктуаций, диэлектрическую проницаемость и коэффициент диэлектрических потерь, обусловленные внутренним электромагнитным полем, для моментов времени t1 и t2, вычисляют удельную теплоемкость полимера при постоянном давлении по формуле![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-12t.gif)
где Р - мощность нагрева;
t1, t2 - моменты времени, для которых измеряют средние квадраты напряжения электрических флуктуаций
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-13t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-14t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-15t.gif)
m - масса образца;
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181094/949.gif)
kВ - постоянная Больцмана;
D - диаметр потенциального электрода;
d - толщина образца;
f - частота;
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181086/916.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-16t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве высокомолекулярных соединений, а также для прогнозирования изменения физических свойств полимеров при различных условиях эксплуатации. Известны способы измерения удельной теплоемкости полимеров при постоянном давлении ( см. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. - М.: Наука, 1976. - 480 с.). В калориметр помещают исследуемое вещество - образец с намотанным на нем электрическим нагревателем, являющимся в то же время термометром сопротивления, контактирующим с образцом. Образец помещают в оболочку, внутри которой может быть создан высокий вакуум. Не создавая вакуума внутри калориметра с образцом, его помещают в термостат и нагревают до той температуры, при которой должны быть проведены измерения. После этого пространство внутри калориметра откачивают, создавая вакуум и тем самым изолируют образец от термостата. Затем через нагреватель в течение определенного времени пропускают электрический ток, измеряя разность потенциалов на его концах и силу тока в нем. С помощью нагревателя-терморезистора измеряют вызванное действием нагревателя повышение температуры образца и рассчитывают удельную теплоемкость по формуле![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-2t.gif)
где m - масса образца,
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181086/916.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181086/916.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-3t.gif)
где Р - мощность нагрева; t1, t2 - моменты времени, для которых измеряют средние квадраты напряжения электрических флуктуаций
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-4t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-5t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-6t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181094/949.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181086/916.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-7t.gif)
Сущность изобретения заключена в следующем. Поместим полимерный диэлектрик между обкладками конденсатора, образованного дисковыми электродами. Для области частот
hf <
где h=6,63
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181001/8226.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181001/8226.gif)
kB= 1,38
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181001/8226.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-8t.gif)
Диэлектрическая проницаемость
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-9t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-10t.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181094/949.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/697.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181094/949.gif)
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/698.gif)
Поэтому
![способ определения теплоемкости полимеров при постоянном давлении, патент № 2181200](/images/patents/289/2181200/2181200-11t.gif)
Фиксируя время нагрева t1 и t2 при известной мощности P нагрева образца с учетом (1), (4), (5) для удельной теплоемкости полимерного диэлектрика получаем выражение (2). На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения удельной теплоемкости полимеров. Исследуемый образец помещают в конденсаторный первичный измерительный преобразователь 1, который представляет собой два дисковых электрода, помещенных в микрокалоримотр. Потенциальный электрод расположен в цилиндрическом экране, на который намотан проволочный нагреватель. Вся конструкция помещается во внешний экран и изолируется от него слоем асбеста. Тепловой режим нагрева задается блоком 2. Средний квадрат напряжения электрических флуктуаций на зажимах преобразователя 1 измеряется с помощью малошумящего усилителя 3 и селективного нановольтметра 4. Контроль температуры в микрокалориметре осуществляется с помощью блока 5. Предлагаемый способ определения удельной теплоемкости полимеров при постоянном давлении позволяет существенно расширить экспериментальные возможности анализа полимерных материалов.
Класс G01N25/20 с помощью калориметрических измерений, например путем измерения теплоемкости или теплопроводности