КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ САХАРОВ

Полезная модель относится к области измерительной техники, занимающейся определением тепловых свойств веществ и материалов с помощью калориметрических методов, в частности для измерения удельной теплоты плавления Сахаров.
Известны калориметры, работающие по методу смешения (Олейник Б.Н. Точная калориметрия. Издательство стандартов. Москва-1973), для определения удельной теплоты плавления веществ. Для определения теплоты плавления сахара метод смешения может быть применен в калориметрических системах с металлическим ядром. Исследуемый образец в расплавленном виде вводится в металлическое ядро с известной теплоемкостью и после наступления теплового равновесия по уравнению теплового баланса определяется удельная теплота плавления.
Недостатком его является сложность конструкции и трудоемкость в изготовлении, проведении опытов и обработке результатов измерений.
Наиболее близким является устройство (Томбасов Е.А., Краснов В.А. Авт. свид. №504105. Адиабатический калориметр для измерения теплоемкости. Опубликовано 25.02.1976 г.) для измерения теплоемкости веществ, включающий охлаждаемую вакуумную камеру и расположенный в ней контейнер с исследуемым образцом и системой адиабатических экранов, содержащей внутренний и внешний радиационные экраны с крышками и горячее кольцо.
Недостатком его является конструктивная сложность, обусловливающая малую производительность измерений.
Техническая задача - создание простого по конструкции устройства с большей производительностью.
Технический результат - повышение производительности устройства.
Он достигается тем, что в тепловой части установки измерительная термопара выполнена в виде дифференциальной, «горячий» спай которой  помещен на границе исследуемого образца в виде полого цилиндра с внутренним нагревателем, «холодный» - на внешней границе образца, а измерительная часть имеет высокочувствительный усилитель, согласованный с компенсационным самопишущим прибором. При включении внутреннего нагревателя температура «горячего» спая дифференциальной термопары начинает повышаться. Регистрируемая кривая записи разности термоэдс «доходит» до максимума, при котором начинается плавление. Этот момент времени отмечается как начало плавления. Температура «горячего» спая стабилизируется, а температура «холодного» спая продолжает расти, разность термоэдс уменьшается, пока фронт плавления образца не достигнет «холодного» спая. Этот минимум на кривой отмечается как конец плавления, после чего нагрев выключается. Измеренное таким образом время плавления входит в расчетную формулу для определения удельной теплоты плавления:
где Q=U·I·τ, - теплота, затраченная на плавление, Дж,
где U - напряжение постоянного тока на нагревателе, В; I - ток нагревателя, А; τ - время плавления, с;
М - масса образца, кг.
Время плавления, затрачиваемое на один опыт, зависит только от массы образца и определяется временем регистрации самопишущим прибором изменения разности температур на границах образца при его плавлении. Для повышения точности измерений за счет уменьшения потерь теплоты калориметр имеет теплоизолированный корпус и печь с нагревателем, поддерживающим температуру образца около температуры плавления.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже (фиг. 1).
Тепловая часть установки содержит исследуемый образец 1 с внутренним нагревателем 2, находящийся в стаканчике 3. Внутри образца на границе с нагревателем расположен «горячий» спай дифференциальной термопары 4, а «холодный» спай 5 находится на внешней границе образца со стаканчиком, размещенным внутри печи 6 с нагревателем 7. Печь необходима для предварительного нагрева образца до температуры плавления и стабилизации этой температуры с помощью термопары 8 и регулятора температуры 9. Измерительная часть состоит из высокочувствительного усилителя 10 и компенсационного самопишущего прибора 11. Вольтметр 12 и амперметр 13 служат для измерения вводимой в образец тепловой энергии.
Устройство работает следующим образом. Исследуемый образец 1 с канавками для термопар помещается в стаканчик 3, затем в него вводится нагреватель 2 и термопары 4 и 5. Стаканчик помещается в печь 6, температура которой с помощью нагревателя 7 и термопары 8 с регулятором температуры 9 поддерживается постоянной несколько ниже температуры плавления образца. После наступления стационарного теплового режима включается нагреватель 2, мощность которого определяется по показаниям вольтметра 12 и амперметра 13. Термоэдс дифференциальной термопары подается на вход высокочувствительного усилителя 10 и регистрируется самопишущим прибором 11. По расстоянию между точками перегиба на кривой записи изменения термоэдс определяется время плавления исследуемого образца, после чего вычисляется удельная теплота плавления.
Таким образом, калориметр позволяет повысить производительность измерений удельной теплоты плавления сахаров.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Олейник Б.Н. Точная калориметрия. Издательство стандартов. Москва-1973.
2. Томбасов Е.А., Краснов В.А. Авт. свид. №504105. Адиабатический калориметр для измерения теплоемкости. Опубликовано 25.02.1976 г, (прототип).