Устройство для определения изотермической

1—

О ПИСА Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.1Х.1969 (Л: 1362487/26-25) МПК G 01п 3/18 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 01.Х,1971. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 23.XI.1971

УДК 533.24(088.8) Авторы изобретения

Б. Г. Удовидченко, В. Г. Манжелий и А. П. Назаренко

Заявитель Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ

СЖИМАЕМОСТ И ОТВЕРДЕВШИХ ГАЗОВ

Изобретение относится к устройствам для измерения изотермической сжимаемости отвердевших газов и может быть использовано в исследованиях по физике конденсированного состояния вещества.

В настоящее время для изучения изотермической сжимаемости отвердевших газов широко применяются установки, на которых сжимаемость определяется методом смещения поршня. К поршню, входящему в измерительную ячейку, прикладывается давление — он смещается, сжимая образец исследуемого вещества, заполняющего измерительную ячейку.

Ячейка помещается в криостат и термостатируется для выполнения изотермических условий опыта. Измерив величину смещения поршня, находят изменение объема или плотности образца, вызванное изменением давления, и определяют сжимаемость.

Так как отвердевшие газы в значительной области существования твердой фазы характеризуются повышенной пластичностью, то в указанных установках необходимо тщательное уплотнение поршня, чтобы предотвратить экструзию образца, которая может совершенно исказить результаты измерений. Тщательное уплотнение вызывает, однако, сильное затирание поршня, вследствие чего точность и чувствительность измерений сжимаемости с помощью таких установок получается низкой, особенно в весьма интересной для физики отвердевших газов области небольших давлений (О—

200 ат,и). В силу рассмотренных особенностей данные, получаемые с помощью известных установок, надежны лишь для давлений, превышающих 200 ат,и.

Цель изобретения — повышение точности измерения сжимаемости в области давлений примерно до 200 атл .

Цель достигается следующими средствами.

В верхней части ячейки помещен нагреватель, создающий над образцом жидкую фазу того же вещества, что и образец, а над жидкой — газообразную, и вывод от верхней части

15 ячейки подсоединяется к обычной газовой системе высокого давления. Таким образом устраняется необходимость применения,поршня как передатчика давления на образец. Затирание в этом случае определяется только

20 трением образца о стенки и внутренним трением и, вследствие значительной пластичности отвердевших газов, существенно меньше (в

20 — 100 раз, в зависимости от исследуемого газа и температуры измерений), чем при на25 личии поршня.

В нижней части ячейки установлен изолированный от корпуса токопроводящий стержень, включенный в схему измерения емкости; изменение плотности, вызванное изменением

30 давления, определяют по изменению емкости, Это приспособление принимает на себя функции поршня как индикатора изменения плотности, а так как общеизвестна высокая эффективность преобразования изменений плотности вещества в изменение емкости, то с помощью такого приспособления можно сущсственно повысить точность измерения сжимаемости за счет уменьшения затирания в ячейке.

На фиг. 1 представлена общая схема установки; на фиг. 2 — дан чертеж измерительной ячейки в разрезе.

Устройство состоит из криостата 1, в который помещена измерительная ячейка, системы

2 создания гидростатического давления, присоединенной к ячейке в ее верхней части, схемы 8 термостатирования и измерения температуры ячейки, схемы 4 подогрева и контроля температуры верхней части ячейки, а также схемы б измерения емкости, подключаемой к изолированному токопроводящему стержню б (фиг. 2) в нижней части ячейки. Этот стержень имеет наконечник 7 из твердого высококачестве нного диэлектрика, например, пл авленного |кварца, для уменьшения влияния на результат измерения неоднородности образца, нвизбеж но возникающей у конца стержня.

Длина токопроводящей части стержня, входящей,внутрь измерительной ячейки, определяет длину рабочей части образца и,составляет

0,3 — 0,5 длины ячейки, что необходимо для достижения одно1родности температуры в рабочей части образца.

В стальной корпус 8 ячейки впрессована массивная медная втулка 9 для уменьшения гр адиента темпер атуры по образцу. Верхнюю часть ячейки образует переходник 10, выполненный из материала с плохой теплопроводностью, например, стали Xl8H9T, предназначенный для уменьшения теплопритока к образцу от нагревателя 11, создающего жидкую фазу исследуемого вещест1ва. Трубочка-ввод 12 соединяет ячейку с системой высокого давления.

Стержень б уплотняют во втулке 18 из твердого диэлектрика, например, плавленного кварца. Уплотнение осуществляют по притертой конусной поверхности в нижней часа и стержня с помощью гайки 14 и шайбы 15, а у глотнение диэлектрической конусной втулки

13 — по соответствующей конусной поверхности металличесьои вгулки 16 с помощью кольцевой прокладки 17, поджимаемой втулкой 18 с резьбой»а наружной поверхности.

Газ, твердый образец которого ггеобхочимо

10 исследовать, конденсируют из системы высокого давления в пре, Iварительно охлажденную ячейку; он пос1упаеT в ячейку по вводу 12.

Производя дальнейшее понижение температуры и повышая давление, получают образец огвердевшего газа, плотно заполняющий из«срительную ячейку. С помощью схемы термостатировання ячейки устанавливают тр бусмую температуру образ.га, а в верхней части переходника с помощью нагревателя устап;v,— ливают температуру, соответствующую су ц«вЂ” ствованию жидкой фазы исследуемого газа.

Изменяя давление, определяют измене не плотности образца в рабочей части ячсйк . = помощью схемы измерения емкосги. Зная пз25 менение давления и соответствующее изменение плотности, определяют сжимаемость, Предмет изобретения

Устройство для опредслсния пзотермпческой сжимаемости отверде вш.гх газов, содержащее криостат с размещенной в псм измери. льной

35 ячейкой, средство создания давления на образец, систему термокоптроля и термостатирования ячейки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и пскл|очения поршневого привода, верхняя часть ячейки снабже40 на втулкой, выполненной из материала, теплопроводность которого ниже теплопроводности материала ячейки, причем верхняя часть втулки снабжена нагревателем, а в нижнюю часть ячейки введен изолированный от ячей45 ки токопроводящий стержень, включенный вместе с ячейкой в схему измерения емкости

31598о

1

1

1 !

Г

У

) 1

1 Газ

10

Ж ния Риг 2

1! с

)i ! «(„" Д (л р

Ъ, 1... . j+ j )s1 (, Л

t !

) 1