Калориметрическая ячейка для определения энтальпий испарения и сублимации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 749725 А 1 19)О 1 17/00 5 (3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 27ательский институт фиоблем Белорусского гоиверситета им. В. И. Козыро, А. П, Красулин, Сими рскийе Й. Еа%1 те-и: ТЬгб са, ТЬегво 6 упавез 36.ирошниченко Е, А, Терзования органических 1981, с, 54. ГОСУДАРСТВЕН.Ый КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ, пйегп. Соп 1 о 1 СЬевЧеда, 1973, 1, р,30 Лебедев Ю, А., Ммохимия парообравеществ, М,: Наука,Изобретение относится к устройствам для теплофиэических измерений и может быть использовано для определения одной из важнейших теплофизических величин - энтальпии парообразования чистых веществ, различных классов веществ и технических смесей,Известна калориметрическая ячейка для измерения энтальпий испарения и сублимации эффуэионным методом, состоящая из испарительной части, выполненйой из металла, и вакуумной части, выполненной из стекла, спаянных между собой, металлической эффузионной камеры с отверстием для испарения (сублимации) вещества, металлического штока и фторопластовой за- г лушки,Недостатками известной ячейки являтся наличие систематической погрешно 2(54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТАЛЬПИЙ ИСПАРЕНИЯ И СУБЛИМАЦИИ(57) Сущность изобретения: ячейка выполнена из двух частей; испарительной и вакуумной. Вакуумная часть ячейки выполнена из.пластмассы, а испарительная - из металла. Ячейка содержит шток, который выполнен разрывным на границе испарительной и вакуумных частей. Участок штока, размещенный в вакуумной части ячейки, выполнен из пластмассы и закреплен в сильфоне, а участок, размещенный в испарительной части ячейки, выполнен из металла и закреплен в ячейке с помощью пружины, Испарительная и вакуумная части ячейки снабжены сегментными перегородками из соответствующего каждой части ячейки ма- териала, 1 ил., 1 табл.сти измерений, связанной с измерением так называемого "пика включения", большая продолжительность опыта, невозможность исследования веществ с высокой реакционной способностью и высоким давлением насыщенного пара и наличиесистематической погрешности за счет уноса тепла из испарительной части посредством теплопроводности штока.Известна ячейка для измерения энтальпий испарения и сублимации ампульным методом, состоящая из"испарительной и вакуумной частей, стеклянной ампулы с веществом, стеклянного штока с металлической верхней частью для разбивания ампулы и магнита для подвешивания штока.Диапазон насыщенных давлений пара исследуемых веществ в данной. ячейке расширен по сравнению с другими, однако су1749725 5 10 15 20 25 30 40 45 50 ществует необходимость его дальнейшегорасширения,К недостаткам ячейки относится: ограничение верхнего предела давления параисследуемых веществ в связи с возможностью уноса вещества в виде переохлажденного пара или в конденсированномсостоянии; недостаточная точность и наличие систематической погрешности.Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых веществ по давлению насыщенного пара и повышение точностиизмерений,На чертеже представлена калориметрическая ячейка, разрез.Ячейка содержит испарительную часть1, 2, сегментные перегородки 7 в испзрительной части, нижнюю часть 4 разрывного. штока, которые выполнены из металла, чтообеспечивает хороший теплообмен с измерительной системой калориметра и расширяет диапазон пределов измерениядавления насыщенного пара, Вакуумнаячасть ячейки 3, верхняя часть 5 разрывногоштока и сегментные перегородки 8 на немвыполнены из тефлона, теплопроводностькоторого, примерно, на два порядка ниже,чем у стали, что позволяет увеличить точность измерений за счет резкого уменьшения, потерь тепла, Дополнительное уменьшение теплопотерь достигается за счет изготовления штока 4, 5 разрывным, благодаря чему потери тепла по штоку возможны лишь в течение времени не более секунды в момент контакта при раздавливании ампулы,Сегментные перегородки 7 в испарительной части ячейки предотвращают унос конденсированных частиц в виде пыли и брызг эз пределы измерительной части 2 и предотвращают переохлаждение газа, обеспечивая соблюдение условия иэотермичности в испарительной части,Разрушение ампулы 6 плавным надавливанием штока за счет червячной передачи 10 и 11 и сокращения сильфона 9 приводит к значительно меньшему выделению тепла, чем при раэбивании сбрасыванием бойка или штока, поэтому не требуется введения дополнительных поправок, что увеличивает точность измерений,Разрывной шток в отличие от сбрасываемого бойка не нарушает условия изотермичности опыта и не приводит к неконтролируемому уносу тепла из иэмерительной части 1, 2 ячейки.Ячейка действует следующим образом. Вакуумным насосом иэ вакуумной 3 и испзрительной 1, 2 частей ячейки удаляется воздух. Затем вращением гайки 11 червячной передачи верхняя часть 5 штока приводится в соприкосновение с нижней частью4 штока, тз опускается, сжимая пружину 12,и раздавливает ампулу 6, Вращением гайки11 в обратном направлении части 4 и 5 штока возвращаются в исходное положение.Пары исследуемого вещества, испаряющегося из раздавленной ампулы 6, удаляютсявакуумным насосом, При испарении вещества поглощается тепло, количество которого регистрируется.П р и м е р, Ячейка калориметрическая1, 2. Материал испарительной части - стальХ 18 Н 9 Т, материал вакуумной части - фторопл ест 4.Две изготовленные калориметрическиеячейки А и В калибруются по энтальпиямпарообразования четырех эталонных веществ; бензойной кислоты марки К, н-декана для хроматографии,бидистиллированной воды и нафталина,дважды сублимированного из образца мзрки "ч.д,а."Результаты калибровки приведены втаблице.Проведено также определение энтальпий сублимации карбамида и метилкарбамида, для которых давление насыщенногопара меньше 0,18 Па, Воспроиэводимостьпри этом такая же, кзк и для веществ, приведенных в таблице,Средние значения постоянных ячеек Аи В с учетом правила трех сигм и доверительного интервала 95 соответственноравны: Кд=185,65 +0,43 и Кв=200,00+ 0.63В таблице приняты обозначения: Т -температура ядра калориметра, Р - давление насыщенного пара вещества при указанной температуре, е - масса образца;кон,ЬЕО г- площадь под кривой теплопоглощения. Из приведенных результатов калибровки следует, что постоянные ячеек А и В определены по эталонным веществам с давлением 0,18-3274 Па с погрешностью 0,23 и 0,32,Таким образом, предлагаемая ячейка позволяет проводит измерения для веществ со значительно большим давлением насыщенного пара (более 3000 Па), чем известная (до 1000 Пз), При этом сохраняется . высокзя точность измерений 0,2-0,3 для 95-ного доверительного интервала, а при дисперсии средних величин без учета доверительного интервала - 0,1, что выше, чем у известной ячейки (1,1749725 6 Технико-экономическая эффективность достигается за счет расширения верхнего предела давления пара исследуемых веществ, повышения точности измерений и устранения систематической погрешности. лений насыщенного пара исследуемых веществ, вакуумная часть ячейки выполненаиз пластмассы, шток выполнен разрывнымна границе испарительной и вакуумных час 5 тей, при этом участок штока, размещенныйв вакуумйой части ячейки, выполнен из пластмассы и закреплен в сильфоне, а участок,размещенный в испарительной части ячейки, выполнен из металла и закреплен в ячей 10 ке с помощью пружины, причемиспарительная и вакуумная части ячейкиснабжены сегментными перегородками изсоответствующего ка)кдой части ячейки ма-териала,формула изобретения Калориметрическая ячейка для опреде. ления знтальпий испарения и сублимации, содержащая испарительную часть, вакуумную часть, шток и стеклянную ампулу для исследуемого вещества, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона, определения давГ ааК, мВ Вта а а ааЯчейка Веществоа а аа кон,Т,К Р, Оа я, гЬЕИФ,мо с А Бензойная 1 кислота 2 3 4Вода ааааа а ааае ва аа аа а а аааа Ь аа ааа Зг 3,0 3,7 323,2 341,5 312,4 312,3305,6 293 р 7 293,3 293,7 302,7 298,4 298,4 298,1 323,1 Згг,В 323,2 312,3 312,2 312,5 296,6 293,7 293,7 298,7 298,5 298,5 1,80 1,75 1,84 11,2 42,2 41,5 22,8 164,3 160,0 164,3 294,9 3216 3216 3159 1,82 1,77 1,84 41,8 41,5 42 М 199,г 164,3 164,3 3274 3235 3235 о,о 48 ог Ов 02962 О;02704 О,О 6764 0,10640 о,о 865 г 0,08208 0,23349 0,08632 о,1 о 516 0,10231 0,01263 0,03012 0,04891 0,03367 0,04081 0,02866 0,07326 0,09533 о,о 6170 0,05994 О, 12325 0,12120 0,02356 Ог 03017 Оф 032916642,674047,713636,509132 е 8712441009031,зг8632,9215726,835821 уоо7037,466880,915694,6013664,51221 гю 274953,675987,554203,658311,691 О 84 г,оз7020,584331,398816,668791,7211494,4514689,4816002,25 189,41 185,85 184, 13 186,35 187,81 185,52 186,30 185,13 185,32.183,94 187,75 184,53 185,65 185,04 201,45 гоо,86 гоо,84 го 1,64 гооф 82 202,21 гоо,16 196,бг 199,36 199,7 о 199,25 199,01,1749725 к иФа Составитель В,СТехред М,Морген ирски КоРРектоФ Н,Коро Редактор Н,Коэор оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 акаэ 2588 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раушская наб., 4/5