Адиабатический калориметр

В адиабатических калориметрах выделяемая теплота вся идет на нагревание содержимого калориметрического сосуда. О ее количестве судят по изменению температуры. Поперечное сечение такого калориметра схематически показано на рисунке. В центре его расположен калориметрический сосуд; затем – адиабатический экран и вакуумный контейнер; далее – сосуд Дьюара (криостат). Вакуумный контейнер крепится к центральной трубке; адиабатический экран подвешивается внутри контейнера на прочных нитях или рыболовной леске. Пространство внутри контейнера вакуумируется для лучшей тепловой изоляции. Этот тип калориметра называется адиабатическим (теплоизолированным), потому что специальные (охранные) нагреватели, расположенные на экране, поддерживают его температуру равной температуре калориметра с точностью 0,01° С (или меньше). Поскольку передача тепла всегда происходит только при наличии разности температур, таким способом в адиабатических калориметрах практически исключаются утечки тепла.

ВЫСОКОТОЧНЫЙ АДИАБАТИЧЕСКИЙ КАЛОРИМЕТР. 1 – трубка для заполнения калориметра; 2 – трубка для откачки калориметра; 3 – криостат (сосуд Дьюара); 4 – нити подвески; 5 – вакуумный контейнер; 6 – адиабатический экран; 7 – калориметрический сосуд; 8 – термометр с нагревателем.

Калориметрический сосуд представляет собой цилиндрическую емкость; для предотвращения коррозии он обычно изготавливается из золота или платины. В своей донной части сосуд имеет углубление, в которое плотно вставляется термометр сопротивления (в металлическом корпусе) с окружающим его электрическим нагревателем. В верхней части сосуда располагается тонкая трубка, через которую калориметр заполняют исследуемым веществом. Кроме того, калориметр обычно снабжен большим числом металлических полосок («крылышек») для лучшего внутреннего теплообмена.

Адиабатический экран представляет собой тонкостенный металлический цилиндр с коническими днищами. Кроме электрических нагревателей, на нем размещаются термопары, позволяющие сравнивать температуру его поверхности с температурой калориметрического сосуда. Адиабатический экран изнутри и калориметрический сосуд снаружи имеют хорошо отражающее покрытие, например алюминиевую фольгу, для уменьшения теплообмена излучением между ними.

Центральная трубка вакуумного контейнера связана с насосом для поддержания высокого вакуума и вывода проводов нагревателей и термометров. Сосуд Дьюара содержит криогенные вещества, которые используются для захолаживания всего устройства и защиты его от внешних тепловых воздействий во время измерений.

Для измерения теплоемкости исследуемое вещество помещают в калориметрический сосуд, измеряют его температуру, затем с помощью электрического нагревателя к нему подводят известное количество тепла и тщательно измеряют повышение температуры. Чтобы по этим данным определить теплоемкость исследуемого материала, нужно знать теплоемкость самого калориметра. Она может быть определена путем измерения повышения температуры калориметра при подводе известного количества тепла без испытуемого образца.

Поиск по сайту: