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实验室量热仪基本原理及其前景发展

更新时间:2012-03-01      点击次数:2125

1.量热仪的原理

  量热仪的测试原理是先用一种已知热值的物质(通常用标准物质苯甲酸)测得整个量热体系温度升高一度所需的热值,即测得该量热仪的热容量。如,已知苯甲酸的热值为26500J/g,燃烧1g的苯甲酸可使量热体系升高2.65℃,则测得量热仪的热容量为10000J/℃;若将1g未知热值的煤燃烧可使量热体系升高2℃,则被测煤样的热值为20000J/g,若升高2.5℃,则被测煤样的热值为25000J/g。

  2.量热仪的发展

  目前国内使用的量热仪除国产的外,还有德国IKA公司生产的,其型号也有恒温式、绝热式和双干式。但不论是哪种型号、哪个厂家生产的,都还没有脱离自1881年*台量热仪诞生以来的基本模式,即包括水套(通常叫作外筒)、内筒、燃烧室(通常叫作氧弹)等基本部件组成的体系。一百多年来,特别是近20年来,随着计算机技术的飞速发展,量热仪在结构和操作模式方面都进行了很大的改进,自动化程度大大提高,测试速度更快,精密度、准确度更高。

  双干式由于氧弹结构非常复杂,且对环境条件要求也很苛刻,绝热式量热仪由于对温度的自动跟踪技术要求很高,这种型号的量热仪在市场上比较少见,所以基本上不生产了,故本文所谈的主要是恒温式量热仪

  从zui早的量热仪到现代的量热仪在以下方面进行了比较大的改进:

  20世纪70年代以前,量热仪用的测温工具是一种类似普通水银温度计的贝克曼温度计,也是通过水银在玻璃管中的热胀冷缩来反映温度的变化,所不同的是为了读温更准确,故将其刻度分得更细(实际上是将玻璃管中的毛细管做得更细),但这样就要求将温度计做得很长,使用起来不方便且容易损坏。同时考虑到测试过程中只需要测得起点与终点的温差,并不需要实际温度值,而一般实际测试过程的温差都在4℃以下,所以温度计刻度量程5~6℃即可,但是当实际水温低时,可能读不到温度,即水银收缩到下方的储藏室中,而当水温高时,也可能读不到温度,即水银膨胀到超过zui大量程。为了解决这个问题,在温度计的上方增加一个储藏室,用来储藏备用水银。当水温太低时,从上方储藏室中倒回一部分水银到毛细管中来,当水温太高时,则将毛细管中的水银倒回一部分到上方储藏室中,这样就保证在任何水温条件下,贝克曼温度计都能读温。

  贝克曼温度计尽管比普通水银温度计读温更准,但也只能读到0.001℃(且要借助放大镜来读),操作也很麻烦,而且由于制造技术上的原因,温度计毛细管内径和刻度都不可能十分均匀,因此必须进行毛细孔径校正和平均分度值校正,这些工作也是相当繁琐的。

C5000 量热仪

 

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