II
Изобретение относитс к технической фи зике, а именно к способам измерени тепло физическнх свойств и тепловых эффектов ме таллов и других материалов.The invention relates to technical physics, in particular, to methods for measuring the heat of physical properties and thermal effects of metals and other materials.
Известен способ измерени тепло шзических свойств металлов, удельной теплоемкости р в дифференциальном калориметре с использованием эталонного образца, в том числе при измерении величины тепловых зффектов ( Ар), св занных со структурными превращени ми и фазовыми изменени ми в процессе нагрева исследуемого образца.Дл измерени Ср и Д „ в таком калориметре исследуемый и Э1-алонный образцы помеищютс в один или несколько адиабатических теп- ловых экранов, имеющих равномерное температурное поле и нагревательную обмотку на своей поверхности. С помощью нагревател на охранном адиабатическом экране и микронагревателей, расположенных внутри исследуемых образцов, выравниваютс и в дальнейшем поддерживаютс равными тем пературы образцов и окружающих их экранов , чем достигаютс адиабатические усло ВИЯ эксперимента. В этих услови х: а)дл A method is known for measuring the heat-shielding properties of metals, the specific heat p in a differential calorimeter using a reference sample, including when measuring the magnitude of thermal effects (Ap) associated with structural transformations and phase changes during heating of the sample under study. and D, in such a calorimeter, the test and E1-alon samples are placed in one or several adiabatic heat shields having a uniform temperature field and a heating winding hnost. With the help of a heater on the guard adiabatic screen and microheaters located inside the test samples, the temperatures of the samples and their surrounding screens are further maintained and maintained equal to the adiabatic conditions of the experiment. Under these conditions: a) for
определени теплоемкости при заданной температуре измерени через последовательно :соединенные микронагрюватели пропускаетс электрический ток известной величины В течение известного времени и измер етс теплова мощность микронагревателей ввталонном и исследуемом образцах. Измеренные в эксперименте превышени температур эталонного и исследуем его обравлов относительно первоначального своего установив- шегос значени (равного температуре измерени ), нар ду с известными массами образцов и измеренными мощност ми микронагревателей позвол ют рассчитать значени теплоемкости исследуемо) об}зазца при Э1х)й температуре, б) дл Т)пределени величины тепловых э(|)4«ктов в исследуемом образце, реализуемых при его iнагреве, проирвод т медленный нагрев всей системы, включающий адиабатический SKjjaH и исследуемые образцы, по линейному закону изменени температуры с pei-истрацией тепловой мощности микронагревателей и сн тием термограммы исследуемого образца . При повторном нагреве всей системы подбором MowHOcte К«нкронвгревдтел но сйедуемом обраэде (а котором i. реау ьтате его -иагрвва теощэвы еффвкт, св зав вые ia структурным преврага©ни8|ми в иеМ| ухсе реа/шзовались .и (ш, лршствческ , ре отличаетс от s anoHHoro образка) побуаакугс совпадени ранее по у енной тврмо грамму Измеренна разность тепловых мощностей микронагревател в исследуе-j MOM образке Б этих двух экспериментах досле соответствующего пересчета дает .возможность получени каК веинчины, таН И . ,рактера (знака) тепловых эффект ов ( Известный способ изкерени /--j иД.Ср трУ доемкий, требует громоздкой и сложной arai( (, силовой и контрольно-измерительной, ЛПЯ обеспечени необходимого режима измер0 iHmi, а результата измерени по/сучаючч со г Нйштельпой погрешностью. Помимо атВД недрсгатков ,в известном способе имеютс не« достытки принципиального характера, в/щ кк. шив всего на точность результатов намерени малых тепловых эффектов, св занные с цлнтел1: ность о ,самого измерительного Про11всса,ои1уп/мымй oTjujoite Jij iMM в иылар-1 жнианни адиабатич14ско1 о ь процессе Hai-.i«)joHKn и иуобходимостью использовани дл из1.-10)они образцоо аначитальиых разме ров, не lipocToiiniefl конфлгУГ йЧ - При изгоjiXiHuHiiij Ttticoinj образца, ciitij-wioinai j в Ним uTijupcTWil и друпос иидах механической обработки, деформирующих ис CJUi/iy Mi-Jit метанл, снимаечс значительна чисгь име-юшихсл или искусстиаШю созданных в нем копр жений. Кроме того, дл по- лучении О1иут1 4ых по ьёличине тепловых эф- фок foii образны стрем тс сделать но гюзможиостн массивными, что в свою оче- pGAii. ограничивает диапазон возможных ви-. ЗОЙ деформации и их величины, например, с И-:ги)П1ьз11а,и)ием энергии взрыва. Дл (гоььнпеин точности получаемых ре- аулм-атов измерени , сокращени ТрудоемКо«сти иамерителыюго нронесса и его унроще-г ни , а тйкже дл раси1ирени возможностей . 1ю видам воздойстви и их вешпине на ис слйл.усмы(1 образец, создающих в нем струн- viat.ieHeHHn предлагаетс измерение Te3s,)f;f,5K4..TU и величины тепловмх эффектов в c.nьиcи ocти от изменени тёмперату рь ) с псппаьзованивм эталонного образца про во.циЛ) метопом воздействи теплового ради «iroirfinro импульса. Дл исследовани испошИ зуют милые образцы, простейшей конфигурас Win (тонкие t-2 мм пр моугольные пласта| ки размером 5ч10 мм или два полудиска толщиной мм и диаметром двух п&лудис ков MM)i облучаемьи4 радиационным импульсом {напрнЛ1ер, излучение оПтичвско« го квантового т енератораЗ короткой прОДо жнтел ьности ( f 1 MCQKI) известной теппог вой мошностн, Йэмеренвое в ахспераментё превышенне температур наследуемого Л01ШОГО образное отвоснтельно первоначальHofо установавшё гос их значени , равного температуре намерени , в результате поглоffletujs ими ШИШКОВОЙ радиационной облуча|ощего их импульса лазера позвол ет ; определить величину С 1. При-равномерном распределение аа ергитГв сечении пучка иаи. пучени лазера или другого импульсного истоо}ннка световой энергии (лампа«-вспышка в щ.) одинакова величина поглощаемой обравиами внергии достигаетс созданием оди-н каковой гермеТрин исследуемого и бталонно- ГО образцов и нанесением повержнос ь тонкого зачерн ющего покрыти , например платиновой черни, имеюшей стабильные оптические характеристики в щнроком температурном интервале. Предварительно определенные взвешиванием массы образнов нар ду с измеренными превыщенн мн температур ры образцов в результате поглощени ими импульса радиационной тепловой энергииг позвол ют по известной величине С эталонного образца определить величину поглощен-. ; ной им тепловой лучистой энергии, а с испрль зованием последней вычислить р; исследуемого образца при температуре измерени . i Теплоемкость образца С определ етс по формула ). где Q in; н, следовательно, С .,. РОто т м+ дТ) где Q .- количество радиационной эцергцм на единицу облучаемой поверхности; Т - максимальный подъем температуры образца эталона, лТ- разность температур образна и эталона при температуре Т t масса образца и эталона соответ CTBUHHOJ Р теплоемкость образца и ara-i лона боответственно. При определении тепловых эффектов С С Р Р гпэ Т о м обр Если Шэ Шф « легко вьтолнить при подготовке дхсперимента, to Измеревне величины в характер тепловых IKTDB, реализующихс в образце, претерг оввакдаюм при нагреве структурные в фазов1йе Ярввраще йш , сводитс к регистрации йалых р азностёй температур -исследуемого, и аталоиного образцов {облучаемых коротким ШлаугозСом радиационной энергии), осуществл емой , например, тонкой дифференциа/1ьиой опарой. Сери измерений, провиденных с интервалами через; несколько градусов / ) полученным результат там построить графическую зависимость вепКчнны и характера тепловых эффектов в диапазоне температур измерени . Получен (Иые предлагаемым снособом , и Л|С л буlajft истинными, так как в этом случае при облучений малых образцов вмнуньсом рвдввп ЦИО1ШОЙ М1ергин короткой продолиштельностн преодолеваетс болышлютво трудностей: отсутствуют тепловые контактные сргфстивлени на границах источников и стоков тепла за счет чрезвычайно малой продолжительнотсти нарастани температуры на образцах д0 максимального значени и чрезвычайно малого времени регистрации этого прнраыени температуры образцов, теплообменом обраэгг .цов с окружающей средой можно пренебречь, ia измерительный процесс в первом х.рлбпижении можно считать адиабатическим. Претмет изобретени Способ измерени теплоемкости и малых /тепловых эффектов при импульсном нагреве эталона и исследуемого образна по раэирсти температур отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений , эталон и исследуемый образец облучают одним импульсом, например, лазерпо- го излучени , пр чем образцы выпопнены в виде плоских тел одинаковой геоме грни и снабжены тонким зачерн ющим покрытием со стабильными оптинескими характеристи- ;ками в измер емом диапазоне температур,determining the heat capacity at a given measurement temperature through the series: connected micro-heaters, an electric current is passed through a known value. For a known time, the thermal power of the microheaters in the sample and test samples is measured. The experimentally measured temperature rises above the reference temperature and investigate its levels relative to the initial set value (equal to the measurement temperature), along with the known masses of the samples and the measured power of the microheaters, make it possible to calculate the heat capacity values of the sample under study at E1x) b) for T) limiting the magnitude of heat e (|) 4 "kts in the sample under investigation, realized during its heating, conduct a slow heating of the entire system, including adiabatic SKjjaH and test aztsy, linearly changes with temperature pei-istratsiey thermal power microheaters and deprotection thermogram of the test sample. When the entire system was reheated by selecting MowHOcte K nkronvgrevdtel neyedaemoyu obradeda (and which i. I didn’t know how it is —Irrvvva teoschev ффffvkt, the initial ia structural transformations in the IMM | uxe rea / missed. And This differs from the s anoHHoro image of the pobuaca coincidence previously in a solid TV. The measured difference in the thermal powers of the microheater in the MOM sample j of these two experiments gives an appropriate recalculation. As a result, a thermal effect can be obtained. s (izves This method of idenity / - j by ID. The system is long-lived, requires cumbersome and complex arai ((, power and control and measuring, LPYA provide the required mode i0 imi, and the measurement result by / spuchach with g Nystelpoy error. In addition to the ATV of nedrsgatkov, The known method does not have “fundamental prowess, w / w kk. sew, all for the accuracy of the results of the intention of small thermal effects, associated with the link: the capacity of the most measuring Pro- gram, one ip / my o Tjujoite Jij iMM in yylar-1 adiabatic 141 Hai-.i process “) joHKn and and By the way of using for 1. -10) they are of anacid sizes, non-lipocToiiniefl confgures of the search pages of the pages of a search engine for a sample XiHiHiiii Ttticoinj, ciitij-wioinai j in Neem uTijupcTWil and mechanical processing, for example, in search of search engine patterns, for example, in searchable search patterns, deforming search patterns, deforming search patterns, for example, for example have or created art creations in it. In addition, in order to obtain O1iut1 4th in the figure of heat effects, foii-like images tend to make but massively massive, which is in their turn GAii. limits the range of possible views. Zoy deformations and their magnitudes, for example, with AND-: gi) P1s11a, i) with the energy of the explosion. For (the accuracy of the obtained measurement results, the reduction of the labor of the Nroness and its detectors and its equipment, and also for the improvement of opportunities. The first types of impact and their veshpin for the use of tools (1 sample that creates in it - viat.ieHeHHn offers the measurement of Te3s,) f; f, 5K4..TU and the magnitude of the thermal effects in c. ny of the surface from a change in the temperature of the reference sample using the “iroirfinro impulse. For the study, they use cute samples, the simplest Win configuration (thin t-2 mm rectangular plastics 5x10 mm in size or two half-disks thick mm and two photons in diameter MM) i irradiated4 with a radiation pulse {rnl1er, radiation of pink quantum A short-lived generator (f 1 MCQKI) of the known thermal power, which in its experiments exceeded the temperature of the inherited temperature which was originally determined by the state, equal to the temperature of intention, as a result of absorption. ujs by their LIST of radiation of the laser pulse of the laser pulse allows; to determine the value of C 1. If the uniform distribution of aaergytG in the section of the beam is. the heels of a laser or other pulsed source of light energy (a flash lamp in n.) the same amount of energy absorbed by the winds is achieved by creating one hermitage of samples and btalon samples and applying a thin blackening surface, such as platinum black, Having a stable optical characteristics in the Schnrock temperature range. Predetermined by weighing the mass of the samples, along with the measured temperatures of the samples as a result of their absorption of a pulse of radiation thermal energy, it is possible to determine the value of absorbed by the known value C of the reference sample. ; heat radiation energy, and with the control of the latter, calculate p; the test sample at the measurement temperature. i The heat capacity of sample C is determined by the formula). where Q in; n, therefore, S.,. ROto t m + dT) where Q is the amount of radiation ecergm per unit of the irradiated surface; T is the maximum temperature rise of the sample standard, LT is the temperature difference between the sample and the standard at temperature T t the mass of the sample and standard corresponds to CTBUHHOJ P the heat capacity of the sample and ara-i bona correspondingly. When determining thermal effects С С Р Р гпэ Т о м обр If She Shf "is easily implemented during preparation of the experiment, to Measure the value of the thermal IKTDB character, realized in the sample, would reduce the structural temperature during heating Yarvravte, decreases to registration The azostnost temperature-investigated, and atalone samples {irradiated with a short Slaugozsom radiation energy), carried out, for example, a thin differential / first opium. A series of measurements performed at intervals of through; a few degrees /) the result obtained there to construct a graphical dependence of vectpical and the nature of thermal effects in the range of measurement temperatures. Obtained (Iye proposed snosobom, and A | C l bulajft true, since in this case, the irradiation of small samples vmnunsom rvdvvp TSIO1SHOY M1ergin short prodolishtelnostn is overcome bolyshlyutvo difficulties: no thermal contact srgfstivleni at borders heat sources and sinks at the expense of extremely small prodolzhitelnotsti ramp on samples d0 of the maximum value and extremely short time of registration of this temperature of the samples, heat exchange between the environment and the environment can be The iaa ia measurement process can be considered adiabatic in the first xlp reduction. Pretmet of the invention The method of measuring the heat capacity and small / thermal effects during pulse heating of the reference and the sample under study varies in temperature due to the measurement accuracy, the reference sample and the test sample are irradiated one pulse, for example, laser radiation, in which the samples are embedded in the form of flat bodies of the same geomer and are equipped with a thin blackening coating with stable optical characteristics mi in the measured temperature range