Способ определения параметров фазового перехода твердое тело-жидкость и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к физикохимическим способам количественного анализа содержания примесей в веществе путем их криоскопического определения . Цель изобретения - уменьше-, ние продолжительности измерений и повышение точности определения. В адиабатическом калориметре производят нагрев исследуемого вещества в одинаковых температурных интервалах , равномерно распределенных в области температур фазового перехода при изменении относительной доли вещества в жидкой фазе от О до 1. При достижении фазового равновесия измеряют его температуру Tj и подведенное к веществу количество тепла Q . На основании полученных данных строят зависимость ((Т) , с помощью которой рассчитывают относительную долю жидкой фазы. Адиабатический калориметр содержит ампулу для исследуемого вещества, нагреватель ампулы, выполненный из термочувствительного материала, и термодатчик для определения температуры вещества. Нагреватель ампулы включен в плечо автобалансной мостовой схемы для регулирования температуры нагрева, с помощью которой осуществляют дополнительное регулирование температуры в процессе установления фазового равновесия вещества. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л с IsD N9 СП Од О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 114 6 01 К 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3738996/24-25 (22) 08.05.84 (46) 30.03.86. Бюл. К- 12 (72) 10.И.Александров, В.П,Варганов и И.M.Ôðåíêåëü (53) 536.42. (088.8) (56) Александров Ю.И. Точная криометрия органических веществ.-Л.:Химия, 1975,-160 с.

Физика и химия твердого состояния органических соединений: Сборник.Под ред. Ю.А.Пентина.-М.: Мир, 1967, с. 164-166.

Попов M.M. Термометрия и калориметрия. — 2-е изд. — M.: Из-во МГУ, !

954, с. 372, 480, 510, 548, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА ТВЕРДОЕ ТЕЛО—

ЖИДКОСТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к физикохимическим способам количественного анализа содержания примесей в веществе путем их криоскопического определения. Цель изобретения — уменьше-. ние продолжительности измерений и повышение точности определения, „„SU„„221566 А

В адиабатическом калориметре производят нагрев исследуемого вещества в одинаковых температурных интервалах, равномерно распределенных в области температур фазового перехода при изменении относительной доли вещества в жидкой фазе от О до 1. При достижении фазового равновесия измеряют его температуру Т и подведенное к веществу количество тепла 9 . На основании полученных данных строят зависимость Q=g(T), с помощью которой рассчитывают относительную долю жидкой фазы. Адиабатический калориметр содержит ампулу для исследуемого вещества, нагреватель ампулы, выполненный иэ термочувствительного материала, и термодатчик для определения температуры вещества. Нагреватель ампулы включен в плечо автобалансной мостовой схемы для регулирования температуры нагрева, с помощью которой осуществляют дополнительное регулирование температуры в процессе установления фазового равновесия вещества. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.!

2215бб

Изобретение относится к физикохимическим способам количественного анализа содержания примесей в веществе путем их криоскопического определения и может быть использовано в различных задачах, связанных с излучением фазовых равновесий.

Цель изобретения — уменьшение продолжительности измерений и повышение точности определения, 1G

Способ осуществляется следующим образом.

В адиабатический калориметр помещают ампулу с исследуемым веществом.

Производят непрерывный нагрев до температур вблизи фазового перехода вещества (твердое тело — жидкость).

В области фазового перехода нагрев осуществляют подведением дискретных порций тепла, отвечающих фазовым рав- 2б новесиям системы в одинаковых температурных интервалах. Температурный интервал нагрева определяется как отношение разности температур, соответствующих полному фаэовому пере- 25 ходу (при изменении относительной доли вещества в жидкой фазе от 0 до 1), к общему числу фазовых равновесий, которые предполагают измерить в процессе фазового перехода (n > 5) . б

При достижении фазового равновесия измеряют его температуру T-, и подведенное к веществу количество тепла Q ° Затем ампулу нагревают подведением следующей порции тепла, соответствующей новому шагу термостати-рования, и повторяют процедуру изме. рений.

На основании полученных данных строят зависимость Q =(p(T), с помощью

4О которой рассчитывают относительную долю жидкой фазы (f) по уравнению т, (02 Г

1=

45 где Г - теплота плавления вещества, Дж; теплоемкость жидкой фазы; количество тепла, вызвавшее подъем -температуры вещества от до

На основании завйсимости Т=с (1/< ) при

Предложенный способ реализуется с помощью адиабатического калориметра, внутри которого располагают ампулу с исследуемым веществом, нагреватель ампулы, выполненный иэ термочувствительного материала, и термодатчик для определения температуры вещества °

Нагреватель ампулы включают в плечо автобалансной мостовой схемы для регулирования температуры нагрева, с помощью которой осуществляют дополнительное регулирование температуры в процессе установления фазового равновесия вещества.

На фиг.l представлена схема устройства для измерения параметров фазового равновесия вещества; на фиг,2» полученная зависимость Я=у(Т) для стандартного вещества в криоскопических исследованиях — бензойной кислоты.

Усгройство содержит ампулу с исследуемым веществом, плотно вставленную в нагреватель 2. Последний выполнен из термочувствительного материала и включен в измеритель.ное плечо автобалансной четырехплечевой мостовой схемы, содержащей два образцовых сопротивления 5 и 6.

Регулятор температуры 7 включен в измерительную диагональ моста, Термодатч:ик вещества 8 расположен внутри амйулы !. Нагреватель 2 подвешен внутри адиабатической оболочки 9 с помощью дифференциальной термобатареи 10, соединенной с регулятором температуры ll адиабатической оболочки 9, окруженной теплоизоляционной оболочкой 12. устройство работает следующим образом.

Вещество в ампуле нагревают до температуры Т; с помощью нагревателя 2, измеряют Т< и задают величину

Т„ с помощью магазина сопротивле ..ий 4. В разбалансированном состоянии на мост с выхода регулятора температуры 7 подается максимальное напЬяжение питания. Нагрев нагревателя 2 происходит до тех пор, пока с ростом сопротивления нагревателя

2 не устранится разбаланс моста.

При этом напряжение питания моста автоматически уменьшается до величины, неооходимой для поддержания термического равновесия при заданной температуре Т . Адиабатическая оболочка 9 с регулятором температуры

1! работает как следящая система.

3 1

В течение измерения параметров фазо вого равновесия поддерживается постоянной разность температур нагревателя 2 и адиабатической оболочки

9, что обеспечивает нормальную работу регулятора температуры 7 с автобалансной мостовой схемой, Температуру Т выбирают на несколько градусов ниже температуры плавления вещества. По установлении фазового равновесия, выявляемого по постоянству мощности, потребляемой нагревателем 2, измеряют температуру вещества с .помощью образцового сопротивления 5. Затем с помощью магазина сопротивления 4 устанавливают температуру следующего фазового равновесия Т ) Т, . Вследствие насту— пающего при этом разбаланса моста на нагреватель 2 подается максимальная электрическая мощность, которую интегрируют до момента установления равновесия с помощью измерителя энергии 3. Интегрирование выделеной электрической мощности во времени дает количество тепла, подведенного к веществу при нагреве от Т до Т, Повторяя процедуру измерений при ряде температур фазовых равновесий

Т (п 5), отвечающих изменению доли

П содержания жидкой фазы от 0 до 1, получают зависимость Q=q(T) (фиг.2). с

Относительную долю жидкои фазы, отФ вечающей каждому на измеренных фазовых равновесий, рассчитывают по указанному уравнению. Термостатирование вещества при заранее заданных температурах фазового равновесия устраняет неконтролируемые утечки тепла — источник погрешности в определении относительной доли жидкой фазы, а использование нагревателя из термочувствительного материала в автобалансйой мостовой схеме уменьшает инерционность в измерении пара22156б 4

30 метров фазового равновесия. Температура вещества при данном способе измерения параметров фазового перехода в течение 3 мес, изменялась со скоростью 4" 1О .К/с при средь нем ходе температуры 2 10 К/с. Общее содержание примесей в бензойной кислоте, оцененное по предложенному способу, составило (7+1,4) 10 Z.

Формула из о бр ет ения

1. Способ определения параметров фазового перехода твердое тело— жидкость, заключающийся в адиадатическом нагреве вещества в области температур фазового перехода твердое тело — жидкость дискретными порциями тепловой энергии, измерений температуры и количества тепла по крайней мере при пяти фазовых равновесиях системы и определении по ним искомых величин, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продолжительности измерений и повышения точности определения, нагрев производят в одинаковых температурных интервалах, равномерно распределенных в области температур фазового перехода при изменении относительной доли вещества в жидкой фазе от 0 до 1.

2, Устроиство для определения параметров фазового перехода твер дое тело — жидкость, содержащее адиабатический калориметр с электроизмерительной системой, внутри которого размещены ампулы с исследуемым веществом, нагреватель ампулы и термодатчик вещества, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в электроиэмерительную систему калориметра введена автобалансная мостовая схема нагревателя, причем нагреватель выполнен из термочувствительного материала.

1221566

Талип фОпц 30> К 0öå. Я

Составитель Т.Титова

Редактор М.Дылын Техред А.Алиев Корректор 11.Пилипенко

Заказ !605/50 Тираж 778 Подписное

ВВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал:ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная> 4