CS209236B1 - Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements - Google Patents

Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements Download PDF

Info

Publication number
CS209236B1
CS209236B1 CS334479A CS334479A CS209236B1 CS 209236 B1 CS209236 B1 CS 209236B1 CS 334479 A CS334479 A CS 334479A CS 334479 A CS334479 A CS 334479A CS 209236 B1 CS209236 B1 CS 209236B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
heating element
resistance heating
layer
resistance
gauging
Prior art date
Application number
CS334479A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Josef Huleja
Jiri Brandstetr
Josef Kupec
Oldrich Hovorka
Original Assignee
Josef Huleja
Jiri Brandstetr
Josef Kupec
Oldrich Hovorka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Josef Huleja, Jiri Brandstetr, Josef Kupec, Oldrich Hovorka filed Critical Josef Huleja
Priority to CS334479A priority Critical patent/CS209236B1/en
Publication of CS209236B1 publication Critical patent/CS209236B1/en

Links

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

(54) Odporové topné tělísko pro kalibraci teplotních impulsů kalorimetrických měření(54) A resistance heating element for calibrating the temperature pulses of calorimetric measurements

Vynález se týká odporového topného tělíska pro kalibraci teplotních impulsů při kalorimetrických měřeních.The present invention relates to a resistance heating element for calibrating temperature pulses in calorimetric measurements.

Při termochemických měřeních a vypracování nových metod v kvantitativní termochemické analýze je nutné znát velikost reakčního tepla sledované reakce v roztocích v joulech na mol nebo v joulech na gram reagující látky. Obdobně je tomu při měření tepelných kapacit různých látek.For thermochemical measurements and development of new methods in quantitative thermochemical analysis, it is necessary to know the magnitude of the reaction heat of the reaction in joules per mole or joules per gram of reactant. The same applies to the measurement of the thermal capacities of various substances.

Známým způsobem kalibrace při kalorimetrických měřeních je použití ponorných odporových topných tělísek, vyhřívaných elektrickým proudem známé hodnoty ze stabilizátoru proudu nebo napětí po přesně známou dobu. Konstrukce těchto tělísek se často principiálně liší, zejména materiál topného tělíska a jeho tepelná kapacita. Nejčastěji užívaným typem tělíska je skleněná trubička s odporovou spirálou z manganinového drátku naplněná olejem pro lepší odvod tepla nebo s uhlíkovým odporem. Skleněné stěny trubičky se postříbří nebo pozlatí, případně trubička může být celá ze zlata. Pro kalibraci velmi slabým příkonem se užívá miniaturních resistorů s kovovou odporovou vrstvou zatavených v teflonové trubičce.A known calibration method for calorimetric measurements is to use immersion resistive heaters heated by an electric current of known value from a current stabilizer or voltage for a precisely known period of time. The design of these bodies differs in principle, especially the heating element material and its heat capacity. The most commonly used type of body is a glass tube with a resistive spiral of manganese wire filled with oil for better heat dissipation or with carbon resistance. The glass wall of the tube is silvered or gold-plated, or the tube can be entirely of gold. Miniature resistors with a metal resistive layer sealed in a Teflon tube are used for calibration with very low power consumption.

Tato tělíska jsou často dodávána jako součást kalorimetrického zařízení. Poměrně dobře pracují malá topná tělíska pro proudy řádově v tisícinách a setinách ampéru a mají dobré uplatnění zvláště v mikrokalorimetrii a dále v těch případech, kdy j.e zapotřebí dodávat malé množství tepelné energie po delší dobu. Pro rychlejší reakce, při nichž se během několika vteřin uvolní reakční teplo řádově až ve stovkách jouleů, nejsou tato těliska > vhodná. ;These bodies are often supplied as part of a calorimetric device. Small heating elements for currents in the order of thousands and hundredths of an ampere work relatively well and are particularly useful in microcalorimetry and in those cases where a small amount of thermal energy is required for a longer period of time. These bodies are not suitable for faster reactions in which reaction heat is released in the order of hundreds of joules within a few seconds. ;

Nevýhody dosavadních zařízení odstraňuje odporové,topné tělísko pro kalibraci teplotních impulsů kalorimetrických měření podle vynálezu sestávající z chemicky rezistentní typinky s odporo,vou vrstvou, jehož podstatou je, že odporová vrstva z nitridu tantalu nanesená na půlkulatém konci tyčinky z korundu je spojena vodivou vrsftvou na tyčince s přívody elektrického proudu, přičemž odporová vrstva a vodivá vrstva je pokryta ^ochrannou vrstvou s výhodou z napařeného ko'rundu.Disadvantages of the prior art are eliminated by a resistance heating element for calibrating the temperature pulses of the calorimetric measurements according to the invention, consisting of a chemically resistant resistor type with a resistive layer which is based on the tantalum nitride resistive layer The resistive layer and the conductive layer are covered with a protective layer, preferably of vaporized corrugated material.

' Při kalibraci se odporové topné tělísko ponoří .více než z poloviny do měřené kapaliny v reakční (kádince a připojí se měděnými vodiči ke zdroji stabilizovaného proudu nebo napětí, který je opatřen přesným měřičem doby průchodu elektrického proudu a spínačem pro současné zapnutí nebo vypnutí proudu i časoměru. Volíme takovou ihodnotu odporu tělíska i proudu či napětí, aby •kalibrace imitovala teplotní impuls sledované reakce co možná nejvěměji, k čemuž slouží nejlépe zapisovač, připojený nejčastěji k Wheatstoneovu . můstku s termistorem jako teplotním čidlem. Za tím účelem je většinou nutné proud do tělíska několikrát zapnout a vypnout. 'During calibration, the resistance heating element is immersed more than half in the measured liquid in the reaction beaker and is connected with copper conductors to a stabilized current or voltage source, which is equipped with an accurate time-of-current meter and a switch We choose the value of the resistance of the body and the current or voltage so that • the calibration imitates the temperature impulse of the observed reaction as closely as possible, which is best used by a recorder, most commonly connected to Wheatstone. turn the bodies on and off several times. '

Výhodou je, že měření a kalibrování se provádí v tomtéž roztoku, takže odpadají potíže s přepočty a korekcemi způsobenými různými hodnotami měrného tepla a tepelné kapacity, přestupem tepla do okolí a není nutné stanovovat hodnotu tepelné kapacity měřicího zařízení. Použitý časoměr lze upravit tak, aby digitální displej zařízení ukázal hodnotu reakčního tepla přímo v joulech.The advantage is that the measurement and calibration is carried out in the same solution, eliminating the hassle of recalculation and correction due to different values of specific heat and heat capacity, heat transfer to the environment and it is not necessary to determine the heat capacity of the measuring device. The timer used can be adjusted so that the digital display of the device shows the reaction heat value directly in joules.

V případě, kdy sledovaná reakce je endotermního charakteru, přepóluje se po provedení sledované reakce výstup z mostu a ochlazený roztok se topným odporovým tělískem ohřívá.If the reaction of interest is endothermic, the output of the bridge is reversed after the reaction is carried out and the cooled solution is heated with the heating element.

Vynález je blíže popsán na příkladu provedení odporového topného tělíska v přiloženém obrázku.The invention is described in more detail by way of example of an embodiment of a resistance heating element in the attached figure.

Odporová vrstva 1 z nitridu tantalu je nanesena na polokulovém konci tyčinky 2 z korundu. Po protilehlých stranách tyčinky 2 jsou naneseny nejprve dvě tenké oddělené vrstvy 3 kysličníku chromitého, přesahující odporovou vrstvu 1. Obé vrstvy 3 z kysličníku chromitého jsou pokryty dvěma vrstvičkami 4 napařeného zlata. K zlatým vrstvičkám 4 jsou připojeny měděné přívodní drátyThe tantalum nitride resist layer 1 is deposited on the hemispherical end of the corundum rod 2. On the opposite sides of the rod 2, two thin separate layers of chromium trioxide 3 overlapping the resistive layer 1 are deposited first. Both chromium trioxide layers 3 are covered with two layers of steamed gold. Copper lead wires are attached to the gold layers 4

5. Celé odporové topné tělísko je pokryto izolační ochrannou vrstvou 6 například z napařeného korundu.5. The entire resistance heating element is covered with an insulating protective layer 6, for example of vaporized corundum.

Jako nejvhodnější materiál pro nosič odporové vrstvy byl vybrán korund, který má vysokou tepelnou vodivost, nízkou tepelnou akumulační „ „schopnost, jechemicky vysoce odolný a má příznivou hodnotu teplotního součinitele odporu. Jako materiálu vlastní nanesené odporové vrstvičky bylo použito nitridu tantalu Ta3Ň5. Podle tloušťky vrstvičky lze tělísko realizovat od nejnižších hodnot odporu k nejvyšším použitelným, například 10 až 500 ohmů. Nitrid tantalu snese teplotu 400 °C po dobu 10 minut, je chemicky odolný, rozpouští se pouze částečně ve směsi kyseliny dusičné a fluorovodíkové. Po chemické pasivaci převedením jeho povrchové vrstvičky na kysličník tantaličný se dosáhne ještě lepší chemické'odolnosti. Přívody stabilizovaného elektrického proudu k odporové vrstvičce jsou realizovány ze zlata naneseného napařovací technikou ve dvou pruzích o tloušťce několika pm na vrstvičce kysličníku jiného koýu, která dokonale ulpívá na korundu a zvyšuje tak mechanickou odolnost nitridu tantalu..Corundum having a high thermal conductivity, a low thermal storage capacity, a high chemical resistance and a favorable thermal resistance coefficient value was chosen as the most suitable material for the resistance layer carrier. Tantalum nitride Ta 3 5 5 was used as the material of the applied resistive layer. Depending on the layer thickness, the body can be realized from the lowest resistance values to the highest usable ones, for example 10 to 500 ohms. Tantalum nitride can withstand 400 ° C for 10 minutes, is chemically resistant, dissolves only partially in a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid. After chemical passivation by converting its surface layer into tantalum pentoxide, even better chemical resistance is achieved. The stabilized electrical current feeds to the resistive layer are made of gold deposited by the steaming technique in two lanes of several pm thickness on another coke oxide layer, which adheres perfectly to corundum and thus increases the mechanical resistance of tantalum nitride.

Celé odporově topné tělísko včetně přívodních ploch je nutno chránit vhodnou ochrannou vrstvičkou proti korozivnímu působení kapaliny, v níž sp. provádí měření. Toto pokrytí se provede například napařením korundu nebo nitridu tantalu, který se pak ponořením do kyseliny fluorovodíkové nebo dusičné pasivuje. Lze použít též tenkých nástřiků a nátěrů z hydrofobních a chemicky odolných plastů,’ například teflonových nebo epoxidových. Tyto ochřanné povlaky z plastů jsou z hlediska tepelných vlastností tělíska méně výhodné, poněvadž zpomalují rychlost předávání tepla do kapaliny. Poněvadž korund je dobrým vodičem tepla, mohlo by jinak dojít k odvodu tepla tímto posičem! a bezodporovými přívody proudu.The entire resistance heating element, including the supply surfaces, must be protected with a suitable protective layer against the corrosive action of the liquid in which the sp. performs measurements. This coating is carried out, for example, by steaming corundum or tantalum nitride, which is then passivated by immersion in hydrofluoric or nitric acid. Thin coatings and coatings of hydrophobic and chemically resistant plastics, such as teflon or epoxy, can also be used. These protective plastic coatings are less advantageous in terms of thermal properties of the body because they slow the rate of heat transfer to the liquid. Since corundum is a good heat conductor, otherwise heat could be dissipated by this corundum! and resistance-free power supplies.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION Odporové topné tělísko pro kalibraci teplotních impulsů kalorimetrických měření sestávající z chemicky rezistentní tyčinky s odporovou vrstvou vyznačující se tím, že odporová vrstva (1) z nitridu tantalu nanesená na půlkulatém konci tyčinky (2) z korundu je spojena vodivou vrstvou (4) na tyčince (2) s přívody (5) elektrického proudu, přičemž odporová vrstva (1) a vodivá vrstva (4) je pokryta ochrannou vrstvou (6) s výhodou z napařeř něho korundu.A resistance heating element for calibrating the temperature pulses of calorimetric measurements consisting of a chemically resistant rod with a resistive layer, characterized in that the tantalum nitride nitride resistive layer (1) applied to the semicircular end of the corundum rod (2) is connected by a conductive layer (4) on the rod ( 2) having an inlet (5) of an electric current, wherein the resistance layer (1) and the conductive layer (4) is covered with a protective layer (6) preferably of evaporated onto it of corundum.
CS334479A 1979-05-15 1979-05-15 Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements CS209236B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS334479A CS209236B1 (en) 1979-05-15 1979-05-15 Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS334479A CS209236B1 (en) 1979-05-15 1979-05-15 Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS209236B1 true CS209236B1 (en) 1981-11-30

Family

ID=5373212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS334479A CS209236B1 (en) 1979-05-15 1979-05-15 Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS209236B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0256087B1 (en) Plated sensor for monitoring corrosion or electroplating
Nagasaka et al. Absolute measurement of the thermal conductivity of electrically conducting liquids by the transient hot-wire method
Zhang et al. Simultaneous measurements of the thermal conductivity and thermal diffusivity of molten salts with a transient short-hot-wire method
US5044767A (en) Device for measuring thermal properties of a test substance-the transient plane source (TPS) method
CA2011659C (en) Measuring sensor for fluid state determination and method for measurement using such sensor
US2994219A (en) Corrosion test probe
US3709810A (en) Hydrogen ion selective sensor and electrode therefor
US4654623A (en) Thermometer probe for measuring the temperature in low-convection media
US20080025366A1 (en) Probe for Measuring Thermal and Hydraulic Properties
Hoshi et al. Transient method to measure the thermal conductivity of high‐temperature melts using a liquid‐metal probe
EP0282780B1 (en) Method for measuring heat transfer coefficient and sensor including heat transfer element and thermal insulation element
US5168256A (en) Resistor element using conductors having relatively low thermal conductivity
CS209236B1 (en) Resistance heating element for gauging of thermal pulses of calorimetric measurements
Claggett et al. Resistance temperature detectors (RTDs)
NO319794B1 (en) Probe device for apparatus for monitoring the corrosion of a material
Holmes et al. Resolution and accuracy of cryogenic temperature measurements
US3247478A (en) Electrical hygrometer
Wakeham et al. The thermal conductivity of some electrically conducting liquids
US3286174A (en) Apparatus and method for measuring high temperature corrosion and fluid flow rates
JPWO1999008494A1 (en) Temperature-measuring external connection mechanism for printed wiring boards
Watanabe Accurate and simultaneous measurement of the thermal conductivity and thermal diffusivity of liquids using the transient hot-wire method
Anderson et al. High precision, semimicro, hydrostatic calorimeter for heats of mixing of liquids
JPH0774790B2 (en) Sensor used for electric heating method
SU1318885A1 (en) Method of measuring thermal conductivity of material
US3098991A (en) Corrosion probe with cathodically protected compensating element