Способ определения погрешности калориметра в динамическом режиме

Изобретение относится к областиепловых измерений и предназначено,реимущественно, для определенияогрешности калориметра, используеого для измерения константы скорости химической реакции первого порядка в жидкой фазе.Цель изобретения - повышение точности оценки погрешности, расширение 1 О области изучаемых процессов за счетеличения диапазонов скоростей теповьщеления и величин тепловьделения,На чертеже изображена схема, реаизующая предлагаемый способ, 15Способ определения погрешности калориметра в динамическом режиме осуществляют следующим образом.Калориметрическую ячейку заполняют компонентами изучаемой реакции. 20 В ячейке размещают калибровочный нагреватель, т.е. резистор стабильного сопротивления, Для создания в нагре" (вателе экспоненциально изменяющегося (тока собирают схему, изображенную на чертеже.Источник 1 питания служит для за( ряда конденсатора 2 (С) до начального ( напряжения Б , которое обеспечивает начальный ток 1 О в калибровочном ре- ЗО зисторе, выбираемый из условия обеспечения заданного в опыте тепловыделения.ч, . Усилитель 3 напряжения имеет коэффициент усиления по напряжению К порядка 10-30. Напряжение 11(,уконтролируется цифровым вольтметром 4. 11 оале установления в калориметре рабочего режима, одновременно переключателями 5 и 6 отключают конденсатор 2 от источника 1 питания и под-(10 ключают к усилителю калибровочный нагреватель 7Резисторы 8 (В,) и 9 (В) изменяют диапазон значений константы скорости процесса, Для стабилизации режима усилители его выход 45 переключателем 6 замкнут на резистор 10 (В), сопротивление которого равно сопротивлению В , Ток разряда конденсатора 1, определяется по фор- муле дам избМоделирование реакции, протекающеипо закону первого порядка, эффектом 5 ОДжоуля от экспоненциально изменяюще"гося тока позволяет простыми методамиэлектрических измерений точно определить постоянную времени 7 этого процесса, что дает точное значение константы скорости процесса тепловыделения К 1 = 2/9, Измерением постояннойвремени процесса экспоненциального 13 о леВ, + Ву где 9= (В + В ) С, причем В, + ,+ В = В 2 = ВС,.(; - время разрядкивконденсатора, При этом в калибровочном нагревателе вьделяэтся тепловая мощность Р(1), равная и количество теплоты, равное д. р -7 СЯ ц( ): - " (1-е ) 2=Ц,(1-е ), лгде оЭтим точно моделируется тепловы- деление химической реакции, протекающей по кинетическому закону реакции первого порядка. Действительно, уравнение реакции, протекающей по кинетическому закону первого порядка, имеет вид- = К(1 - (1) или= 1-е , (2)а-иса(,где К - константа скорости реакции;ь - глубина превращения. Так какколичество теплоты Я(1) однозначносвязано с глубиной превращениясоотношением то из сопоставления уравнений (1) и (2) следует, что протекающий в калоч риметре тепловой процесс, создаваемыи эффектом Джоуля от тока, прямо пропорционального току разряда конденсатора с постоянной времени ВС, эквивалентен химической реакции первого порядка с константой скорости 2/ВС.Далее по результату калориметрического опыта определяют константу скорости К ц прошедшего теплового процесса и вычисляют ее погрешность ВК ц по формуле139407изменения тока, например, за счет изменения номинала резистора В и емкости конденсатора С легко обеспечивается широкий диапазон значений кон 5 станты скорости процесса. Любое наперед заданное тепловыделение Ц, в опыте может быть достигнуто путем соответствующего выбора начального тока 1 через нагреватель. Возможность 1 О проведения измерений в заполненной реальными компонентами реакции ячейке повышает точность оценки погрешностиСпособ измерения экономичен и 15 прост поскольку реализуется с помощью широко распространенных средств электротехники, так как не требует для своей реализации высокочистых химических веществ, безвозвратно 2 О расходуемых при измерениях.Способ дает существенно более точный результат, как как тепловой процесс, создаваемый эффектом Джоуля, легко контролируется точными. 25 методами электрических измерений.Минимальное значение постоянной времени, т.е. максимальное значение константы скорости практически не ограничено, Повышение точности обес- ЗО печивается также за счет того, что тепловой процесс, моделирующий химическую реакцию, протекает в той же среде, что и изучаемая реакция.% формула из обретенияСпособ определения погрешности калориметра в динамическом режиме, заключающийся в нагреве ячейки кало-риметра, заполненной жидкофазной средой, и измерении константы скорости Кизвестного теплового процесса, имеющего константу скорости К, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности оценки погрешности при широком диапазоне скоростей тепловыделения и величин тепловыделения, нагрев ячейки калориметра осуществляется электрическим нагревателем, электрический ток которого уменьшают по экспоненциальному закону от максимального значения 1 с постоянной времени Ф , которую вычисляют по формуле г = 2/К, а величину 1, вычисляют по формулеО / где Я - задаваемое тепловыделение впроцессе измерения; В . сопротивление электрического нагревателя калориметра, при этом погрешность измерения калориметра в динамическом режиме Л К, определяют путем вычисления по формулеК нам К из/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В. ГусеваРедактор Н. Тупица Техред М,Дидык Корректор А. Тяско Тираж 607 Подписное Государственного комитета СССР елам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д. аказ 2211/38 ВНИИПИ по 113035, И МО