Устройство для растворения твердых тел в высокотемпературных микрокалориметрах типа кальве

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

578570

Со>оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 28.07.75 (21) 2162383/10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51) М. Кл 2 G 01К 17/00

Государственнык комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (43) Опубликовано 30.10.77. Бюллетень М 40 (53) УДК 536.629(088.8) (45) Дата опубликования описания 14.11.77 (72) Авторы изобретения

Н. д. Топор, И. A. Киселева и Л. В. >11ельчакова

Гйосковский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени !!!1. В. Ломоносова (71) За>IВИ!ель (54) СТРОйСТВО ДЛЯ РАСТВОРБVИЯ ТВБРДЫХ ТЕЛ

В В Ы СО КОТ БМ П Е РАТ У Р П Ы Х M È Ê}- Ii> ÊÀË Î 1 } I i >1 Å 1 P A X

ТИПА КАЛЬВЕ

}4зобретснис относится к ооласти калориметрии, конкретно, к устроиствам для проыедения опытов по определению теплоты ооразования

- ысрдых тел. ггзысстны устроиства для определения тспл01});!зичсск!1х сВОиств ма 1е;)иа.lОВ> $ которых защитныи .Орнус Выполнен ы виде раз ьемного

СТа diiа, Ы Ы Р.с ieH;dCTH КОТОРО! О УСТс!НОВ.IЕНа

Зс ЩИТНая !РУ U! d, ЬЧ!У! Pi! КО i OPOH КОПЦСНТРИЧНО PdL!>О >Ожспа iidli}>dbЛЯ10Щ2Я l})УОКа СО стсрж !см дл>! проведения некоторых манинуiHuHH ын ipi! Ка ориме>рического сосуда. ! !ЕДОС12 КОМ ИЗЫСС НЫХ УСТРОИСТЫ ЯВЛЯСТСЯ

НСЫОЗМОжНОСТЬ И(ПОЛЬЗОЫс!ТЬ ИХ В ВЫСОКОТСМпературных исслсдоыаниях.

}l2HUoëññ oJ1H2Hèì и изооретению из изВестных яыл> ется устройство для растворения твердых тел в высокотемпературных калориМСТ})аХ ТHiid сс>,а IЬВС> КОТорос СодвржИТ КО}нlу>С с защитнои и направляющей труоками, изготовленныи из кварца. 1)нутри корпуса размещен платиповыи тигель, а через направляющую тру.оку проходит стержень для запуска реакции.

Зто устройство имеет ряд недостатков.

Во-первых, тепло, выделенное в реакционном сосуде из платины отводится к регистрирующим его термопарам через ряд кварцевых

>сопцсн> 3ичссl их труоок с промежутк21>IH Воздуха между ними, что приводит к увсличени о константы времен и кажущейся тсплоемкости, отражающспся, в консчнох! и!Огс, на уменьшении чувствительности ilpii рсгис-!рации тепловы х эгрфсктов.

ВО-BTopbix, lсв2рцеВьье T})} ÎI H> которые KQHСТРУКТ11Ы!10 ДОЛжЬЫ ТОР>!21Ь ПЗ КаЛОРИМЕтРа, ЯВ BHIÎTO>i iыст Оп})оводом и Отьод>11 Оольп10е количсстьо тсп. 12 из p02liI!IIOHHOI O тиГля, Н2ходящсгoc>l ь lidмср>! Гс.!ь !Ои я !сикс ка.iopH10 метра..-)!о >рпыодп! к i li.>ь >ому загруолению Iуыстыптсль»ООТI! Са. !О "0 хl !. })О!.2..0рпм Tpd, В

РСЗУ>!Ь)асс Ч ГО УЫСТЫПТС.!Ь! ОСГЬ О !РСДС.!ЕНИЯ !

Сп.!о! pdoTBopiiii!)i надаст ы 0 — 00 раз, а

ТС})МП !ССКНЕ Эс}) Рек! Ы НС Х;O,; i ОЫТЬ ООНЙ})У.15 iêOI-Ibi и пзмсрсны.

В-т})стьих> тр О ll 112 кы рцсВОГО и ОптпчесКОГО cicKë2 ilpll ьысоких температурах (}000 ) Иас!Инаю! Ii00. с псско;>ьких экспериМеитОВ ВНУТРИ ОСЬ!22>Ь >1 Ы В1>ДС ПЫЛИ, КОТО.,0 рая, попадая B рас1.1аы, реаг,>руст с ним и тем самым искажает pei Hcrpaiiпlо термическоГО эффекта.

Кроме того, устройство, состоящее из кварцевых трубок, стсржня и т. д., псред каждым опытом необходимо всякий раз собирать (монтировать) заново, что неизбежно приводит к

P2311ЫМ ПO ВС. Пl IIIIIO ТСРМП 1ССКПМ КОНТаКТВМ между концентрическими кварцевыми трубкамп 11 сппжает воспропзводпмость резуль30 татов. Все вы.неуказанное вызывает сильное

15 снижение точности измерений, что исключает обнаружение и измерение малых тепловых эффектов, порядка микрокаллорип, т, е, использование по прямому назначению самого микрокалориметра становится очень затруднительным.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение температурного диапазона.

Указанная цель достигается тем, что корпус выполнен в виде стакана с крышкой, на которой жестко установлсна защитная трубка, с размещенными внутри нее шайбами, через которые проходит направляющая трубка со стерянем. Стакан и крышка выполнены из термостойкого металлического сплава, а защитная трубка, направляющая трубка и стеряень для запуска реакции — из керамического материала.

Такое выполнение устройства обеспечивает возможность работы при температурах до

1300 С, уменьшает время, затрачиваемое на проведение серии опытов, дает возможность повысить достоверность результатов.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство.

Корпус устройства состоит из стакана 1, внутри которого размещен платиновый тигель

2 с расплавом 3. Стакан закрыт крышкой 4, на которой жестко укреплена защитная трубка

5, верхний конец которой закреплен в шайбе

6. Исследуемое вещество насыпано в платиновую чашечку 7. Направляющая трубка 8 проходит через шайбы 9 и регулируется по высоте шайбой 10. Стержень для запуска реакции 11 проходит внутри направляющей трубки. Устройство опускается в измерительную ячейку калориметра держателем 12.

Устройство работает следующим образом.

Сплав-растворитель помещается в платиновый тигель 2, который вкладывается в металлический стакан 1 и завинчивается крышкой 4; все это опускается специальным держателем 12 в измерительную ячейку калориметра, находящуюся при рабочей температуре опыта. После того, как закрытый металлический стакан опущен в измерительную ячейку калориметра и держатель вынут из крышки, на его место ьставляется защитная керамическая трубка 5, верхний конец которой закрепляется в шайбе б. Изучаемое вещество в количестве 5 — 15 мг насьшается в платиновую чашечку 7, подвешенную к стержню 11, который предварительно, вне калориметра, вставлен в керамическую трубку 8, а затем совместно с ней опускается через трубку 5 до шайбы 10, Все размеры по высоте подобраны таким образом, чтобы платиновая чашечка с изучаемым веществом могла находиться над расплавом на расстоянии

3 — 5 мм. В течение 1 — 3 ч вся система прогревается и входит в изотермический режим. Растворение начинается почти сразу яе после погру>кения чашечки с навеской в расплав. Глубина погру>кения чашечки в расплав контро20

65 лируется по заранее сделанным отметкам а верхней части стержня 11, находящегося над калориметром, что доступно для оператора.

Для проведения нового опыта необходимо из калориметра наружу вынуть только трубку 8 вместе со стержнем !1 и платиновой чашечкой 7. Направляющая защитная керамическая трубка 5 остается на месте в крышке металлического стакана. который не вынимается из калориметра и находится при изотсрмической температуре опыта. Керамическая трубка 5, таким образом, предотвращает возможное попадание брызг расплава на внутренние части калориметра.

Калибровка калориметра проводится после ссрии опытов по растворению сбросом кусочков платины через трубку 8, из которой был вынут только стержень 11 и которая остается на месте, как была и раньше, в стакане с расплавом. Таким образом, условия калибровки, что очень важно, совпадают с реальными условиями проведения опытов по растворению.

То обстоятельство, что направляющая трубка

8 находится на высоте 3---5,i.»i i:àë расплавом, сильно умсньшаст утечку тепла из тигля и практически устраняет разницу температур между платиновой чашечкой с всщсством и расплавом, что и обеспечивает хорошую стабильность. Хорошо отполированный металлический стакан, по ходу работы вынимаемый н вставляемый в измерительные ячейки высокотемпературного микрокалориметра, также содействует увеличению воспроизводимости измерения тем, что отводит тепло, возникающее в результате растворения, почти с постоянным по величине коэффициентом теплопередачи:a счет одинаковых от опыта к опыту термических контактов между поверхностями с очень маленьким воздушным зазором (0,1 мм) обеих цилиндрических стенок, Тем самым повышается и чувствительность измерений, так как теплота растворения отводится из расплава к термопарам скорее и с меньшими потерями, чем в прототипе через концентрически расположенный ряд кварцевых трубок. Для работы необходимо иметь два идентичных высокотемпературных устройства, по количеству раоочих ячеек в калориметре.

Только в таком случае возможно добиться тепловой симметрии, что является основным условием для точной и воспроизводимой работы самого микрокалориметра.

Отсутствие температурного градиента ме>кду расплавом и чашечкой с веществом, хорошая воспроизводимость термических контактов между металличестим цилиндром и стенкой измерительной ячейки калориметра, устраIIcIiIIc утечки тепла по керамическим трубкам и по зазору между кими, обеспечили по сравнению с кварцевым прототипом при 700—

900 С следующие рабочие параметры; чувствительность определения теплот растворения

0,1 кал, воспроизводимости термического эффекта растворения 2OIII.

Формула изобретения

1. Устройство для растворения твердых тел в высокотемпературных микрокалориметрах типа Кальве, содержащее корпус с защитной 5 и направляющей трубками, платиновый тигель и стержень для запуска реакции, о т л и ч а ющ е е с я тем, что„с целью расширения температурного диапазона и повышения точности измерений, корпус выполнен в виде стакана с 10 крышкой, на которой жестко установлена защитная трубка, с размещенными внутри нее шайбами, через которые проходит направляющая трубка со стержнем для запуска реакции.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ющеес я тем, что стакан и крышка выполнены из термостойкого металлического сплава, а защитная трубка, направляющая трубка, стержень для запуска реакции и шайбы — из керамичес кого материала.