Вимірювання теплоємності

Оскільки теплоємність визначається співвідношенням

то важливо забезпечити точність вимірювання T. Сучасні методи дають змогу легко вимірювати невелику різницю температур з точністю до 0,001 , що цілком достатньо. При вимірюванні досягнути точності важко внаслідок втрат або підведення не врахованого тепла. Видозмінюючи калориметричні методи вимірювання , можна зменшувати похибку. Існує велика кількість калориметрів, які відрізняються за своєю будовою і принципом дій. Розглянемо схему одного з калориметрів, які часто використовуваються при вимірюванні теплоємності (переважно при низьких температурах).

Калориметр (рис.2) – це зразок з досліджуваної речовини А, оточений оболонкою В, на який намотано електричний нaгpiвник R, що є водночас термометром опору, якийконтактує зі зразком. Роль оболонки зводиться дотепловоїізоляціївід навколишнього середовища шляхом розрідження до високоговакууму об'єму С. Підвіска зразка наметалевих нитках Д, які служать також струмовводами, не повинна порушувати цієї ізоляції. У такому ідеальному калориметрі вимірювання зводитьсядо простих операцій. Не створюючи вакуумувсерединікалориметра, зразок поміщають у термостат (електрична піч, посудина з рідиною, яка має постійну температуру тощо), доводять до заданої температу­ри i вакуумізують його. Потім через нагрівник протягом певного часу (точно виміряного) пропускають електричний струм, вимірюючи при цьому різницю потенціалів на його кінцях i силу струму в ньому. Визначивши підвищення температури, можна обчислити теплоємність зразка. Оболонка не забезпечує повної теплової ізоляції калориметра, внаслідок чого відбувається теплообмін через підвідні провідники Д i термопари Е. У зв'язку з цим при вимірюванні теплоємностi ще до вмикання струму знімають криву залежності температури Т калориметра від часу . На кривій (рис.3) цьому відповідає ділянка АВ. У певний момент часу вмикають нагрівник, не припиняючи спостереження за зміною температури Т з часом . Після цього температура калориметра змінюватиметься швидше. Цьому періоду

Рис. 3. Зміна температури в калориметрах нагрівника

Рис. 2 Прилад для вимірювання теплоємності при низьких температурах

відповідає ділянка ВС. Через час після вимкнення температура калориметра почне знижуватися (ділянка СД).

Користуючись даною кривою, можна обчислити дійсне значен­ня зміни температури , спричинене підведенням тепла до кало­риметра. Для цього прямі АВ i СД продовжують (див. рис.3) штриховою лінією i з'єднують їx вертикальною прямою, що про­ходить через точку ділянки ВС, яка відповідає половині виміряної різниці температур у період між умиканням i вимиканням нarpiвника. Довжина цієївертикальної прямої EF i є дійсним значенням T.

Hapeштi, можна включити диференціальну термопару, один контакт якої розміщений на зразку, другий – у зовшшньому середовищі. Показання її відповідатимуть різниці температур за умови якісного градуювання термопар.

Дата добавления: 2015-05-26