Способ определения термического коэффициента сжимаемости диэлектрических и кристаллических материалов

(61) Дополнительное к а (22)Заявлено 20.12.7 вт. саид-ву -7 (2 ) 2556631/18-2 2 5)М Я 01 К 25/1.6 с присоединеииене заявки М Гееуяарстеенный хве СССР аа делам нзебретен в атнРнпнй(088.8) та опубликования описания 30.10.7Ильчук, Н. Авторыобретения Клю И, Лобачев нов 7) Заяви ЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТАИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИМАТЕРИАЛОВИзобретение относится к физике твердого тела, в частности, к области определения теплофизических свойств веществ и может быть использовано в практике исследования температурной зависимости и аномалий упругих параметров кристал- лических диэлектриков с целью создания технологии производства материалов с заданными оптическими и физико-техническими свойствами.Существующие в настоящее время способы определения термического коэффициента сжимаемости кристаллических материалов делятся на две группы и основа- ны на измерении деформаций испытуемых образцов, подвергнутых всестороннему сжатию (статические); на возбуждении в исследуемых образцах стоячей волны звуковой частоты с последующим измерением декремента затухания (динамические) 1.Недостатками известных способов является сложность измерений, заключающаяся в необходимости всестороннего и ц и емпературный ко по формуле(54) СПССОБ ОПРЕДЕ СЖИМАЕМОСТИ Ф. кесжатия образцов, в определении декремента затухания. При атом раздельность определения термического коэффициента.сжимаемости и изучения его температурного изменения усложняет исследования 5теплофиэических свойств материалов,заключающиеся в обеспеченииидентичныхтеплофизических условий замеров. Общаяточность составляет только 6-7%.Наиболее близким техническим решени Оем является способ определения термического коэффициента сжимаемости 2, заключающийся в том, что в процессе адиабатического электронагрева образцов 15при двух произвольно. фиксированных значениях температуры Т, .и Те измеряютскорости теплового расширения %, и9, а также мгновенные значения токовнагрева 1 и 1 х и падения напряжения на образцах вычисляют искомый т зффициентсжимаемости 33 . 69 где ,6 - коэффициент теплового расширения образца в температурномматериале пт Ре ЧуС,у 2-. Ч, (З)С ц где С- объемная теплоемкость образца;А, - коэффициент теплового расширеМия исследуемого материала,связанный с коэффициентом сжимаемостиЖи некоторой не зависящей от температуры структурной константной в тождеством Ошерина30р: Яд - Сл- (4)ЗЬАналогичному тождеству подчиняютсяи свойства эталонного образца35Хо СоА1 Щ"-ж, 1,%, - жд о+ ж Т, - Т,а "1 Вновь повторяют одновременный замерскоростей теплового расширения каждого40 из стержней Ю,и %" а также темгде 8, - искомый термический коэфф пературу плоскости контакта Т, и по поциент а с ис лед лученнъ 1 м данным определяют искомую вециент сжимаемости исследуЗ, - термический коэффициент сжи- емости В исследуемого материала по45 формуле,вйведенной изравенства (2) - (5),маемости эталонного образпаФ1х - скорости перемещения незакрепленного конца образцапри двух замерах, соответ 50ственно;сд %, - скорости перемещения неза- гдекрепленного конца образцаэталонного при двух замерахсоответственно.Предлагаемый способ осуществляется.следующей последовательностью операций,После нагрева эталонного образца иприведения в контакт эталонного и иссле 8 3 + р ь а- ,. +,ц. (6) х ю Ч 7 Ж18 -термический коэффициент сжидмаемости эталонного стержня вв температурном материалеЬТ: Т - Т, измерений,55 Погрешность термического ко эффициента сжимаемости диэлектрических и кристаллических материалов равна 0,5%. ОпЬТ - т -т,Недостатки известного способа состоят в том, что применение его ограничивается лишь электропроводящими материалами; наряду с дилатометрическими из", мерениами используется и калориметрирование, что увеличивает время одногозамера; точность определения ограничивается точностью измерения тока и напряжения ( абсолютная "погрешность измере ний поэтому достигает 2-3%); высокиетемпературы электронагрева дают большиепогрешности и требуют лучшей термоизоляции, что усложняет измерения.Белью предлагаемого способа является повышение точности и быстродействияспособа определения термического коэффициента сжимаемости, а также расширение. дйапазона исследуемых материалов.Указанная цель достигается тем, чтоперед измерением скорости тепловогоудлинения образцов эталонный образецпредварительно нагревают, приводят вконтакт торцами эталонный и испытуемыйобразцы, замеряют при двух произвольнофйксированных значениях температурыскоростй теплового расширения каждогообразца в прихонтактной зоне и вычисляют термический коэффициент сжимаемости исследуемого материала по формуле 3193 4дуемого образцов (плоскость контакта фиксируется и остается неподвижной в пространстве) .производят замер скорости теплового перемещения незакрепленного основания эталонного стержня %, величина которой пропорциональна коэффициенту теплового расширения Д, объемной термоемкости С и тепловому потокучерез неподвижно закрепленное 10 основание площадью 5,Одновременно измеряют температуру 15 приконтактной зоны Т и скорость перемещения незакрепленного свободного конца образца из исследуемого диэлектрика % ,величина которой рассчитывается по формуле20". Ъ."Ф %Ф%ЫВща .,Я У1936 ния каж 1 ого образца в прихонтактной зо- не и вычисляют термический хоэффициент сжимаемости исследуемого материала- по формуле5 ф,од фТ "ТТа ф а фо % 15%к х Способ определения термического коэффициента сжимаемости диэлектрических20 и кристаллических материалов путем измерения скорости теплового удлинения образцов одинаковой формы при двух фиксированных значениях температуры, о тличающийся тем,что,сцелью25 повышения точности и быстродействия способа, а также расширения диапазона исследуемых материалов, перед измерением скорости теплового удлинения обзо разца эталонный образец предварительно нагревают, приводят в контакт торцами эталонный и испытуемый образцы, замеряют при двух произвольно фиксированных. значениях температуры скорости расшире 35 Т,и Т Составитель В. ГусеваРедактор О, Колесникова Техред Н. Бабурка Корректор Г, Назарова Заказ 6065/12 Тираж 1073 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ПГГП "Гатент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 693ределение этого коэффициента облегчается тем, что графическое выявление относительного изменения схорости тепловогорасширения не требует знания абсолютныхзначений этой величины,Расчеты, основанные на анализе дилатограмм быстрого нагрева стали марки. УВА дали для термического коэффициента сжимаемости отрицательное значение,,температур 100-400 С, что позволяетсудить о ферромагнитной аномалии упругих свойств сплавов на основе железавплоть до точхи Кюри. Формула изобретенииде 8 - термический хоэффициент сжимаемости эталонного образцав температурном материалеЬГ - Т Т 3 ф- скорости теплового перемещения незакрепленного конца эталона при температурах Т, иТ соответственно;- скорости теплового перемещения незакрепленного конца исследуемого образца при температурах Т и Т 2 соответственно;- две произвольно фиксированныетемпературы,Источники информации принятые во внимание при экспертйзе1. Хантингтон Г. Успехи физических чаук", 1961, т. 74, М 2.2, Авторское свидетельство СССР % 254161 кл. О 01 К 25/16, 1969 (прототип) .