Устройство для определения коэффициента объемного теплового расширения твердых тел

с

257075

О П И С-А Н-И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42i, 12/03

Заявлено 04.М1.1968 (№ 1255896/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

МПК G Olk

УДК 620.181.428 4 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 11.Х1.1969. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 13.IV.1970

Авторы изобретения

В. Г. Манжелий, В. Г. Гаврилко, В. И. Кучнев и Б. Г. Удовидченко

Заявитель

Физико-технический институт низких температур

АН Украинской ССР

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ОБЪЕМНОГО ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ ТВЕРДЪ|Х ТЕЛ

Изобретение относится к области создания дилатометрических устройств.

Известны устройства для определения коэффициента объемного тепловсго расширения твердых тел, содержащие сосуд для размещения образца и электронный регистрирующий блок для преобразования величины объемного расширения в изменение частоты.

Но эти устройст|ва не обеспечивают требуемой точности определения объемного расширения при исследовании пласгичных тел с большой упругостью пара, например, отвердевших газов.

В предлагаемом устройстве между сосудом и регистрирующим блоком установлении дат гик изменения давления, выполненный в виде конденсатора, одна обкладка которого соединена с регистрирующим блоком, а другая служит мемораной для внутренней tIIолости сосуда.

На чертеже;изображено описываемое устройство, в разрезе.

Сосуд 1 известного объема сообщается при

:помощи трубки 2 с датчиком 8 изменения давления, представляющим собой конденсатор, одна обкладка которого является мембраной

4, а вторая обкладка 5 соед|инена при помощи провода б, герметичного вывода 7 и вакуумного коакоиального вывода 8 с контуром тра нзит ронного генератора электронного измерительного устройства (на чертеже не показан). Обкладк.t 4 и 5 конденсатора разделены при помощи слюдяного кольца 9, для механичсской устойчивости датчик снабжен,пружиной 10 и фгоропластовой прокладкой 11.

Герметичная камера 12 через низкотемпературные вентили 18 и 14 и трубопровод 15 сообщается с сосудом 1.

Последовательность проведения исследсваний коэффициента теплового расширения от10 вердевшего газа (например, твердого криптон а) т а кона.

Через вентиль 18 исследуемый газ подается в предварительно охлажденный сосуд 1, где гa3 затвердеваст, заполняя большую часть со15 суда. Таким образом, готовится образец исследуемого вещества 1б. Свободный от образца объем 17 заполняют газообразным гелием, после чего вентили закрывают. При изменении температуры меняется объем образца и аво20 бодный объем, а следовательно, и давление гелия, которое передается мембране. Мембрана является одной из обкладок конденсатора, включенного посредством вакуумированного коаксиального вывода в контур тра нзитронно29 го генератора. При изменени и давления в сосуде мембрана прогибается, изменяя емкость конденсатора, а следовательно, и частоту генератора. Отыскав предварительно опытным путем зависимость между давлением и часто30 той, можно во время опыта по изменению ча3

257075 стоты судить об изменении давления гелия в сосуде, а следовательно, и оо изменении объема образца, т. е. о его тепловом расширениями.

Для расчета величины коэффициента объемного расширения образца рассчитывают объем части сосуда, заполненной тазообраз ным гелием. Для этого по известной при какой-нибудь температуре плотности и массе исследуемого вещества определяют объем образца.

Однако на основной эффект — изменение давления гелия из-за расширения образца нал агает ся собственное тем пер атурное изменение давления гел ия. Чтобы скомпенсировать его, в камеру 12 через вентиль 14 впускают гслий до да вления, равного давлению гелия в сосуде 1. Поскольку сосуд, мембранный датчик и вентили находятся при одной и той же температуре, собст венное температурное изменение давления гелия по обе стороны мембраны одинаково и не вносит погрешности в результаты измерений.

Для компенсации большой и быстро меняющейся с изменением температуры упругости паров исследуемого вещества, находящегося,в сосуде 1, в камеру 12 через вентиль 14 также конденсируется небольшое (по сравнению с массой образца) количество исследуемого вещества, которое создает в камере 12 давление пара, равное давлению пара,в сосуде 1.

При помощи описываемого устройства были измерены коэффициенты теплового р асширения твердого криптона в интервале температу р 90 — 115 К. В этих экспериментах сосуд ооъемом 79 с,я заполнялся на 87 — 98% отвердевшим кри птоном при температуре ниже точки плавления (115,6 К). Давление газообразного гелия в различных сериях опытов составляло 260 — 1100 лм рт. ст. Тепловое расширение медного сосуда 1, незначительное по сравнению с расширением твердого криптона, у зитывалось при помощи данных о коэффициенте теплового расширения меди. Небольшие,поправки, связанные со «свободным ходом» установки (например, из-за разности в тепловом расширении медного корпуса 18, датчика 8 и мембраны 4 из бериллиевой бро нзы) определялись при изменении температуры датч ика и сосуда без образца. Опытным путем было установлено, что эффектами сорбции гелия отвердевшим криптоном можно пренебречь.

Сосуд, мембранный датчик и вентили помещались в криостат с жидкой пропан-бутано1 вой смесью, температура ее поддерживалась с точностью 0,03 Ê и измерялась платиновым термометром, Чувствительность меморанного датчика составляла 0,65 кги/лж рт. ст.

Экспериментальная погрешность при опреде20 лении коэффициента теплового расширения составила +5%.

Предмет изобретения

2 Устройство для определения коэффициента объемного теплового расширения твердых тел, содержащее сосуд для размещения образца и электронный регистрирующий блок для преобразования величины объемного расширения

ЗО в изменение ча стоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при исследовании пластичных тел с большой упругостью пара, например, отвердевших газов, между сосудом и регистрирующим блоком установлен

35 датчик изменения давления, выполненный в виде конденсатора, одна обкладка которого соединена с регистрирующим блоком, а другая служит мембраной для внутренней полости сосуда.

25?0?5

Составитель М. И. Фримштейн

Редактор М. В. Афанасьева Техред А. А. Камышникова Корректор P. И, Крючкова

Заказ 712/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва K-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2