SU257075A1

SU257075A1 - DEVICE FOR DETERMINATION OF THE COEFFICIENT OF THE VOLUME THERMAL EXPANSION OF SOLID BODIES

Info

Publication number: SU257075A1
Application number: SU1255896A
Authority: SU
Inventors: В. Г. Гаврилко В. И. Кучнев Б. Г. Удовидченко В. Г. Манжелий; технический институт низких температур Украинской ССР Физико

Description

Изобретение относитс к области создани дилатометрических устройств.This invention relates to the field of creating dilatometric devices.

Известны устройства дл онределеии коэффициента объемного теплового расширени твердых тел, содержапдие сосуд дл размещени образца и электронный регистрирующий блок дл преобразовани величины объемного расширени в изменение частоты.Devices are known for the determination of the coefficient of volumetric thermal expansion of solids, a vessel for placing a sample, and an electronic recording unit for converting the value of volumetric expansion to a change in frequency.

Но эти устройства ле обеснечивают требуемой точности определени объемного расширени при исследовании пластичных тел с большой упругостью пара, например, отвердевших газов.But these devices do not provide for the required accuracy of determining the volume expansion in the study of plastic bodies with high vapor pressure, such as solidified gases.

В предлагаемом устройстве между сосудом и регистрирующим блоком установлен датчик изменени давлени , вьшо-лненный в виде конденсатора , одна обкладка которого соединена с регистрирующим блоком, а друга служит мембраной дл внутренней (полости сосуда.In the proposed device, a pressure sensor is installed between the vessel and the recording unit, expelled in the form of a condenser, one plate of which is connected to the recording unit and the other serves as a membrane for the internal (vessel cavity).

На чертеже изображено описываемое устройство , в разрезе.The drawing shows the described device, in section.

Сосуд У известного объема сообщаетс при помощи трубки 2 с датчиком 3 из менени давлени , нредставл ющи.м собой конденсатор, одна обкладка которого вл етс мембраной 4, а втора обкладка 5 соединена при помощи провода 6, герметичного вывода 7 и вакуумного коаксиального вывода 8 с контуром транзитронного генератора электронного измерительного устройства ( на чертеже не показан ). Обкладкл 4 и 5 конденсатора разделены при помощи слюд ного кольца 9, дл механической устойчивости датчик снабжен пружиной 10 н фторопластовой нрокладкой //. Герметична камера 12 через низкотемпературные вентили 13 и 14 и трубопровод /5 сообщаетс с сосудом /.Vessel The known volume is connected via tube 2 to sensor 3 by pressure variation, which is a capacitor, one lining of which is membrane 4, and the second lining 5 is connected using wire 6, hermetic lead 7 and vacuum coaxial output 8 s. the contour of the transistor generator of the electronic measuring device (not shown in the drawing). The plates 4 and 5 of the condenser are separated by means of a mica ring 9; for mechanical stability, the sensor is equipped with a spring of 10 n fluoroplastic liner //. Sealed chamber 12 through low-temperature valves 13 and 14 and the pipe (5) communicates with the vessel /.

Последсвательность проведени исследований коэффициента теплового расщиренн отвердевшего газа (например, твердого криптона ) такова.The sequence of studies of the coefficient of thermally flared solidified gas (for example, solid krypton) is as follows.

Через вентиль 3 исследуемый газ подаетс в предварительно охлажденный сосуд 1, где газ затвердевает, заполн больщую часть сосуда . Таким образом, готовитс образец исследуемого вещества 16. Свободный от образца объем /7 заполн ют газообразным гелием, после чего вентили закрывают. При изменении температуры мен етс объем образца и овободный объем, а следовательно, и давление гели , которое иередаетс мембране. Мембрана вл етс одной из обкладок конденсатора, включенного посредством вакуумированного коаксиального вывода в контур транзитротаного генератора. При изменении давлени в сосуде :мембрана прогибаетс , измен емкость конденсатора, а следовательно, и частоту генератора . Отыскав предварительно опытным путем зависимость между давлением и частотой , можно во врем опыта по изменению частоты судить об изменении давлеии гели в сосуде, а следовательно, и об изменении объема образца, т. е. о его тепло(вом расширении.Through valve 3, the test gas is supplied to the pre-cooled vessel 1, where the gas hardens, filling most of the vessel. Thus, a sample of the test substance 16 is prepared. The volume / 7 free from the sample is filled with helium gas, after which the valves are closed. With a change in temperature, the volume of the sample and the free volume change, and consequently, the pressure of the gel, which is transmitted to the membrane. The membrane is one of the plates of a capacitor connected by a vacuumized coaxial lead to the circuit of a trans-nitro generator. When the pressure in the vessel changes: the membrane bends, changing the capacitance of the capacitor, and hence the generator frequency. Having found in advance, experimentally, the relationship between pressure and frequency, it is possible during the experiment to vary the frequency to judge the change in the pressure of the gels in the vessel, and consequently, the change in the volume of the sample, i.e., its heat (expansion).

Дл расчета величины коэффициента объем«ого расширени образца рассчитывают-объем части сосуда, заполненной тазообразиым гелием . Дл этого по известной при какой-иибудь температуре плотности и массе исследуемого вешества Определ ют объем образца.To calculate the value of the coefficient of the volume expansion of the sample, the volume of the portion of the vessel filled with pelvic helium is calculated. For this, using the density and mass of the substance under investigation known at some temperature, the volume of the sample is determined.

Однако на оонов«ой эффект - из менение давлени гели из-за расширени образца налагаетс собственное те.миературное изменение давлени гели . Чтобы ско.мпенсировать его, Б камеру 12 через вентиль 14 впускают гелий до давлени , равного давлению гели в сосуде /. Поскольку сосуд, ме.мбраа-1;ный датчи к и веитили наход тс при одной « той же температуре, собственное температурное изменение давлени гели по обе стороны ме.мбраны одинаково и не -вносит погрешности в результаты измерений.However, the UN effect — the change in the pressure of the gels due to the expansion of the sample is imposed by its own thermal change in the pressure of the gels. To speed it up, B chamber 12 through the valve 14 injects helium to a pressure equal to the pressure of the helium in the vessel /. Since the vessel, me.mbra-1; the sensor and the vessel are at the same temperature, its own temperature variation of the helium pressure on both sides of the membrane is the same and does not introduce errors into the measurement results.

Дл компенсации большой и быстро мен ющейс е изменением температуры упругости паров исследуемого Беш,ества, наход щегос ,в сосуде 1, в :камеру 12 через вентиль 14 также конденсируетс небольшое (по сравнению с массой образца) количество исследуемого вещества, которое создает в камере 12 давление пара, равное давлению пара ;в сосуде /.To compensate for the large and rapidly varying temperature variation of the vapor pressure of the test Besh, located in vessel 1, in: chamber 12, through valve 14, a small amount (as compared with the sample mass) of the test substance, which creates in chamber 12, condenses vapor pressure equal to vapor pressure; in the vessel.

При помощи описываемого устрой-ства были измерены коэффициенты теплового расширени твердого криптона в интервале температур 90-115°К. В этих экспериментах сосуд объемом 79 слгз заполн лс на 87-98Vo отвердевщцм крвптоном при температуре ниже точки плавлени (115,б°К). Давление газсо бразного гели в различных сери х опытов составл ло 260-1100 мм рт. ст. Тепловое расширение медного сосуда 1, незначительное поUsing the described device, the coefficients of thermal expansion of solid krypton were measured in the temperature range of 90-115 ° K. In these experiments, the 79 slgz vessel was filled to 87-98Vo with hardened crvptone at a temperature below the melting point (115, ° C). The gas pressure of the gels in various series of experiments was 260-1100 mm Hg. Art. Thermal expansion of the copper vessel 1, a slight

сравнению с расширением твердого криптона, учитывалось при помощи данных о коэффициенте теплового |расширени меди. Небольшие nonpaiBKn, св занные со «свободным ходом установки (например, из-за разности в тепловом расширении медного корпуса 18, датчика 3 и мембраны 4 из бериллиевой бронзы) определ лись при изменении температуры датчика и сосуда без образца. Опытным путемcompared with the expansion of solid krypton, was taken into account using data on the coefficient of thermal expansion of copper. Small nonpaiBKn associated with the "free running of the installation (for example, due to the difference in thermal expansion of the copper casing 18, sensor 3 and membrane 4 made of beryllium bronze) were determined when the temperature of the sensor and the vessel without a sample changed. Empirically

было установлено, что эффектами сорбции гели от1вердевши1М криптоном люжно пренебречь .it was found that the effects of sorption of gels from hardened krypton should be neglected.

Сосуд, мембранный датчик и вентили помещались в криоетат с жидкой пропан-бутановой смесью, температура ее поддерживалась с точностью ±0,03°К и измер лась платиновым термометром. Чувствителыюсть мембранного датчика составл ла 0,65 кгц/мм рт. ст. Экспериментальна погрещность при определении коэффициента теплового расширени составила +50/0Предмет изобретени The vessel, membrane sensor, and valves were placed in a cryoetat with a liquid propane-butane mixture, its temperature was maintained with an accuracy of ± 0.03 ° K and measured with a platinum thermometer. The sensitivity of the membrane sensor was 0.65 kHz / mmHg. Art. Experimental error in determining the coefficient of thermal expansion was + 50/0.

Устройство дл определени коэффициента объемного теплового расширени твердых тел, содержащее сосуд дл размещени образца и электронный регистрирующий блок дл преобразовани величины объемного расширени An apparatus for determining the coefficient of volumetric thermal expansion of solids, comprising a vessel for placing a sample and an electronic recording unit for converting the value of volumetric expansion

в изменение частоты, отличающеес тем, что, с целью повышени точности при исследовании пластичных тел с большой упругостью пара , например, отвердевших газов, между сосудом и регистрирующим блоком установленto change the frequency, characterized in that, in order to improve the accuracy in the study of plastic bodies with high vapor pressure, for example, hardened gases, between the vessel and the recording unit is installed

датчик изменени давлени , выполненный в виде конденсатора, одна обкладка которого соединена с регистрирующим блоком, а друга служит мембраной дл внутренней полости сосуда.A pressure sensor, made in the form of a capacitor, one of which is connected to the recording unit, and the other serves as a membrane for the internal cavity of the vessel.