Устройство для растворения твердых тел в высокотемпературных микрокалориметрах типа кальве

"ч 1, ц 578570 Союз Советских Социалистических Республик) М, Кл с присоединением заявки Ье 3) Приоритет3) Опубликовано Государственнык комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийн открытий 77. Бюллетень4 536.629 (088.8(45) Дата опубликования описания 14.11. 72) Авторы изобретен и 5, А, Киселева ского Знамени гоносова Московский ордена Ленина и ордена Трудового К государственный университет имени т 1. В(04) устРОйствО для РАствОРеиия твеРдых телВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ МИКРОКАЛОР 1 МЕ 1 РАХТИПА КАЛЬВЕ р 1 зооретсн 5 с относится к ооласти калориметрии, конкретно, к устроиствам для проведения опытов по определению теплоты ооразования - Вердых тел.5 тзвсстны устроиства для определения тсп- Л 01 РсИЗИЧЕСК 51 Х СВОИСТВ М 2 ТЕРИ 2.10 В У КОТорых защитныи корпус ььшолнсн В виде раз немного СТакана, В В рх 1 Е 11 с 1 СТИ КОТОроО уСтанов.1 ЕНа защитн 251 руОка ьчу"три которои копцснтрич- НО рс 1 С 10,о 51.з 2 П 21 ГраВЛЯ 10 ЩаЯ 1 руока СО стсржСм дл 51 проведения некоторых манипуЛяцнн ВиутрКас ОрИМЕГрИЧЕСКОГО СОСуда,1 едоста 1;Ом изьсстных устрОистВ являстс 51 НСВОЗМОЖНОСТЬ ИС 1 Ольэовс 1 ТЬ Их В Высокотсмператур 5 Ых исслсдованиях.йаиоо.сСс 0.1 изким и изооретению из изВестных явл 5 ется устройство д гя растворения твердых тел в Высокотемпературных калори- МСТРаХ Тина сс,аЬВС КОТОРОЕ СОДЕРЖИТ КОРПУС с защитпои и направляющей труоками, изготовленныи из кварца. 15 нутри корпуса размещен платиповыи тигель, а через направляющую труоку проходит стержень для запуска реакции.Зто устройство имеет ряд недостатков.Во-первых, тепло, выделенное в реакционном сосуде из платины отводится к регистрирующим его термопарам через ряд кварцевых КОПЦСНТРИс 1 ССКИХ ТРУООК С ПРОМЕскУТКВМИ ВОЗ- духа между ними, что приводит к увеличению константы врсмспп и кажущейся тсплоемкости, отражающспся, в конечном пгогс, на умсньше- НИИ сУВСтВИТС,ЬНОСТП ПРП РСГПСтР 2 ЦИИ ТЕПЛО- вы х эгрфсктов.ВО-Вторых, 1 св 2 рцеВые труОки, которые конСТРУ 1 СГИВ 10 ДОЛЖ 1 Ы ТОР 12 Ь ПЗ К 2 ЛОРИМЕТРа, я Вля 10 тс 51 свстопрОВОДОм и Отьод 51 т Оольшое количсстьо тсп.12 из реакционн 010 тиГля, н 2- ход 51 щсгос 5 ь плмср 1 ггс, ь Ои 5 сикс ка.ори ыетра.;гто рпподп и спьпоь 1 у загруолениюЧу ВСТВПТСЛЬОСТ Са,.О О Х 11 рО"2"ОрнСтрс 1, В РСЗУсЬ ате .ГО УВСТВПТС,1 ЬПОС 1 Ь О РСДС.ЕНИЯ топ.От растворе; я падаст в О - ОО раз, а 1 с 1)мпСские эсЧсрскты нс х;Ог;т Оь 1 ть Оонару же 1 ы и И.51 срсны.В-трстьих труокп пз кварцсВОГО и ОптпчесНОГО стскла прп ьысокнх температурах (1000) к 21 инают после нескольких экспериОСЫпатьсяра 51, Понад 251 П раен,12 с 1, рсаГру 1 С НИМ и ТЕМ самым искажает ре 1 истр 2 цпю термическоГО эффекта.Кроме того, устройство, состоящее из кварцевых трубок, стсржня и т. д., псред каждым 25 опытом необходимо всякий раз собирать (монтировать) заново, что пспзбсжпо приводит к разным по Вс,п 1 чп 1 с тсрм 1 П 1 сскпм контактам мсжду кокцсктрп 1 сскимн КВарцеВыми трубкамп и снпжает Восплопзводпмость резуль татов. Все вы;неуказанное вызывает сильноеснижение точности измерений, что исключает обнаружение и измерение малых тепловых эффектов, порядка микрокаллорип, т, е, использование по прямому назначению самого микрокалориметра становится очень затруднительным.Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение температурного диапазона.Указанная цель достигается тем, что корпус выполнен в виде стакана с крышкой, на которой жестко установлсна защитная трубка, с размещенными внутри нее шайбами, через которые проходит направляющая трубка со стержнем. Стакан и крышка выполнены из термостойкого металлического сплава, а защитная трубка, направляющая трубка и стержень для запуска реакции - из керамического материала.Такое выполнение устройства обеспечивает возможность работы при температурах до 1300 С, уменьшает время, затрачиваемое на проведение серии опытов, дает возможность повысить достоверность результатов.На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство. Корпус устройства состоит из стакана 1, внутри которого размещен платиновый тигель 2 с расплавом 3. Стакан закрыт крышкой 4, на которой жестко укреплена защитная трубка 5, верхний конец которой закреплен в шайбе 6. Исследуемое вещество насыпано в платиновую чашечку 7. Направляющая трубка 8 проходит через шайбы 9 и регулируется по высоте шайбой 10. Стержень для запуска реакции 11 проходит внутри направляющей трубки. Устройство опускается в измерительную ячейку калориметра держателем 12,Устройство работает следующим образом. Сплав-растворитель помещается в платиновый тигель 2, который вкладывается в металлический стакан 1 и завинчивается крышкой 4; все это опускается специальным держателем 12 в измерительную ячейку калориметра, находящуюся при рабочей температуре опыта. После того, как закрытый металлический стакан опущен в измерительную ячейку калориметра и держатель вынут из крышки, на его место ьставляется защитная керамическая трубка 5, верхний конец которой закрепляется в шайбе б. Изучаемое вещество в количестве 5 - 15 мг насьшается в платиновую чашечку 7, подвешенную к стержню 11, который предварительно, вне калориметра, вставлен в керамическую трубку 8, а затем совместно с ней опускается через трубку 5 до шайбы 10, Все размеры по высоте подобраны таким образом, чтобы платиновая чашечка с изучаемым веществом могла находиться над расплавом на расстоянии 3 - 5 мм. В течение 1 - 3 ч вся система прогревается и входит в изотермический режим. Растворение начинается почти сразу же после погружения чашечки с навеской в расплав. Глубина погружения чашечки в расплав контро 5 10 15 Калибровка калориметра проводится после ссрии опытов по растворению сбросом кусочков платины через трубку 8, из которой был вынут только стержень 11 и которая остается на месте, как была и раньше, в стакане с расплавом. Таким образом, условия калибровки, что очень важно, совпадают с реальными условиями проведения опытов по растворению. То обстоятельство, что направляющая трубка 8 находится на высоте 35 мм пад расплавом, сильно умсньшаст утечку тепла из тигля и практически устраняет разницу температур между платиновой чашечкой с всщсством и расплавом, что и обеспечивает хорошую стабильность, Хорошо отполированный металлический стакан, по ходу работы вынимаемый н вставляемый в измерительные ячейки высокотемпературного микрокалориметра, также содействует увеличению воспроизводимости измерения тем, что отводит тепло, возникающее в результате растворения, почти с постоянным по величине коэффициентом теплопередачи за счет одинаковых от опыта к опыту термических контактов между поверхностями с очень маленьким воздушным зазором (0,1 мм) обеих цилиндрических стенок. Тем самым повышается и чувствительность измерений, так как теплота растворения отводится из расплава к термопарам скорее и с меньшими потерями, чем в прототипе через концентрически расположенный ряд кварцевых трубок. Для работы необходимо иметь два идентичных высокотемпературных устройства, по количеству рабочих ячеек в калориметре. Только в таком случае возможно добиться тепловой симметрии, что является основным условием для точной и воспроизводимой работы самого микрокалориметра.Отсутствие температурного градиента между расплавом и чашечкой с веществом, хорошая воспроизводимость термических контактов между металличестим цилиндром и стенкой измерительной ячейки калориметра, устранение утечки тепла по керамическим трубкам и по зазору между ними, обеспечили по сравнению с кварцевым прототипом при 700 - 900 С следующие рабочие параметры; чувствительность определения теплот растворения 0,1 кал, воспроизводимости термического эффекта растворения +2%,20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 лируется по заранее сделанным отметкама верхней части стержня 11, находящегося над калориметром, что доступно для оператора.Для проведения нового опыта необходимо из калориметра наружу вынуть только трубку 8 вместе со стержнем 1 и платиновой чашечкой 7. Направляющая защитная керамическая трубка 5 остается на месте в крышке металлического стакана, который не вынимается из калориметра и находится при изотсрмической температуре опыта. Керамическая трубка 5, таким образом, предотвращает возможное попадание брызг расплава на внутренние части калориметра.Формула изобретения 1. Устройство для растворения твердых тел в высокотемпературных микрокалориметрах типа Кальве, содержащее корпус с защитной 5 и направляющей трубками, платиновый тигель и стержень для запуска реакции, о т л и ч а ющ е е с я тем, чтос целью расширения температурного диапазона и повышения точности измерений, корпус выполнен в виде стакана с 10 крышкой, на которой жестко установлена защитная трубка, с размещенными внутри нее шайбами, через которые проходит направляющая трубка со стержнем для запуска реакции.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стакан и крышка выполнены из термостойкого металлического сплава, а защитная трубка, направляющая трубка, стержень для запуска реакции и шайбы - из керамичес кого материала,