CN208255110U - 一种弱导热性物质比热容测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弱导热性物质比热容测定仪，外筒上端设有绝热盖，筒内设有铝制圆筒，两者之间为隔热层；铝制圆筒底部设有磁力搅拌子，一侧设有放置待测物质的铜制圆筒，内设样本温度传感器，与铝制圆筒内设置的加热棒和温度传感器一并穿过绝热盖与显示器相应端口连接。有益效果是：通过使用良好的保温材料，降低热量散失；使用磁力搅拌器，避免了搅拌棒吸热和散热带来的实验误差；另外，本实验在样品管上装温度传感器直接测量待测物温度，使待测物温度的测量更准确；在铝制套筒内部加装用于加热待测物质的铜管，不仅能用于金属比热容的测量，还能用于水可溶性固体、液体等物质比热容的测量，进一步拓宽了量热器的测量范围。

Description

一种弱导热性物质比热容测定仪

技术领域

本发明属于物理化学实验仪器技术领域，涉及一种弱导热性物质比热容测定仪。

背景技术

物质的比热容是指单位质量的物质升高(或降低)单位温度所吸收(或放出)的热量，用符号C表示。比热容是热力学中一个重要的物理量之一，比热容的测定对研究物质的宏观物理特性和微观结构之间的关系有重要意义。

目前，测定比热容仪的研究在文章和专利中都有报道，闭剑锋等通过将待测物置于水浴中降温，再将其放入较高温度水浴中升温的方法降低与环境的热量交换以提高测量的准确性。张文杰等在实验中引入了温度传感器以提高温度测量的准确性。陈华等设计了一种可减少待测物在转移过程中热量损失的装置，将待测物置于水浴中进行测试。专利CN202903710 U公布了一种水混合法比热容测定仪，由加热块、承物盘、保温筒等主要设备构成，承物盘内放入一薄层水用于传热，样品放入承物盘和水混合后进行测定。专利CN203433712 U公布了一种冷却固体比热容测定仪，将待测物的形状、大小以及表明状况和已知比热容样品分别进行实验，对比得到待测样的比热容。CN 205861592 U公布了一种液体比热容测定仪，包括液体流动循环模块和自动测控模块，测试对象是液体。CN 206531808 U公布了一种比热容测定仪，将待测物与水混合后测定比热容，主要解决了保温筒和筒盖之间由于散热导致实验测得数据不准备的问题。专利CN 206281811 U公布了一种比热容测定仪，对比专利CN202903710 U，采用自动拉杆代替手动拉杆，提高了使用时的安全性。

上述文章和专利都一定程度上对测比热容仪进行了改良，但仍有如下四个问题：(1)待测物在转移过程中会与大气产生热量交换，使得自身温度发生变化；(2)由于待测物需要与水混合，待测物的种类受到限制，可溶性或在水中易电离的待测物不能根据混合法的原理测得；(3)没有精确测量待测物的温度变化。在一段时间内，默认为样品的温度变化和水的温度变化一致。对于弱导热性的固体材料来说，测得的结果误差较大；(4)量热器上机械搅拌器、温度传感器等实验装置的吸热和散热问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种弱导热性物质比热容测定仪，克服现有技术待测样温度测试不准，待测样测试种类受限，环境散热等问题。

技术方案

一种弱导热性物质比热容测定仪，其特征在于绝热盖1、绝热垫2、铜制圆筒3、隔热层5、加热棒7、温度传感器8、磁力搅拌子9、铝制圆筒10、外筒11、样本温度传感器12和显示器；外筒11上端设有绝热盖1，筒内设有铝制圆筒10，两者之间为隔热层5；铝制圆筒10底部设有磁力搅拌子9，一侧设有放置待测物质的铜制圆筒3，内设样本温度传感器11，与铝制圆筒10内设置的加热棒7和温度传感器8一并穿过绝热盖1与显示器相应端口连接；所述铝制圆筒10与外筒11的侧壁采用绝热垫2密封；所述铜制圆筒3顶部设有筒盖。

所述铝制圆筒10注入水6。

所述铜制圆筒3内装铜粉、铝粉或导热粉末。

有益效果

本发明提出的一种弱导热性物质比热容测定仪，包括量热筒内筒和外筒，所述量热器内筒内中心处加装一根铜制圆筒3，所述铜制圆筒3内装铜粉和弱导热性物质，所述铜制圆筒3的顶端安装有带了一个孔的筒盖，所述有孔的筒盖上装有精密数字温度传感器，所述外筒内装水，所述量热器外筒顶端安装有带有两个孔的筒盖，所述有两个孔的筒盖上分别装有精密数字温度传感器测和加热棒。该比热容测定仪与传统混合法比热容测定仪相比，单独设计并加装了一根带有温度传感器的铜制样品管，通过将待测物放入样品管内测试，可以将待测样与加热源水分隔开，保证了待测样选择的灵活性，拓宽了量热器的测试范围。样品管上的温度传感器直接测量样品温度，使待测物温度的测量更准确，进一步减少测量误差；对于弱导热性物质，将已知比热容且导热性较强的锌粉与其混合后再进行测试，缩短了其达到平衡温度的加热时间，使待测物质内部热量分布更加均匀，减少其内外部温度差异对实验结果的影响。

与现有技术相比，有益效果是：通过使用良好的保温材料，降低热量散失；使用磁力搅拌器，避免了搅拌棒吸热和散热带来的实验误差；另外，本实验在样品管上装温度传感器直接测量待测物温度，使待测物温度的测量更准确；在铝制套筒内部加装用于加热待测物质的铜管，不仅能用于金属比热容的测量，还能用于水可溶性固体、液体等物质比热容的测量，进一步拓宽了量热器的测量范围。

附图说明

图1为一种弱导热性物质比热容测定仪结构示意图

图2为量热筒的装置示意图

1-绝热盖，2-绝热垫，3-铜制圆筒，4-待测物，5-隔热层，6-水，7-加热棒，8-温度传感器，9-磁力搅拌子，10-铝制圆筒

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

技术方案是：设计并组装了量热器：采用铜制样品管、铝制量热器内筒和外筒；量热器的内外筒之间用隔热棉减少热量散失；内筒装水，用磁力搅拌器代替机械搅拌器，减少了机械搅拌器带来的散热问题。实验过程中，将待测试样放在铜制样品管内，避免直接接触水，保证了待测样选择的灵活性。铜具有很高的导热系数(380W/(m*K))，热量传递迅速，可以在短时间内与水浴达到温度平衡。对于氯化钠等弱导热性物质，采用与导热性较好锌粉先混合后测量，在样品管上加装温度传感器等方法减少误差。

弱导热性物质比热容测定仪，包括：包括加热模块和测控模块，所述加热模板包括直接稳压电源，加热棒，所述测控模板包括量热器内筒、外筒、铜制圆筒3、铜粉、精密数字温度传感器，其特征在于：所述量热器内筒内中心处加装一根铜制圆筒3，所述铜制圆筒3内装铜粉和弱导热性物质，所述铜制圆筒3的顶端安装有带有一个孔的筒盖，所述有孔的筒盖上装有精密数字温度传感器，所述外筒内装水，所述量热器外筒顶端安装有带有两个孔的筒盖，所述有两个孔的筒盖上分别装有精密数字温度传感器测和加热棒，所述内外筒之间安装有保温棉。

内筒有磁子，量热器的外筒下安装有磁力搅拌器。

外筒上端安装有绝热盖。

铜制圆筒3是铜管。

铜制圆筒3内部装有铝粉或者导热比较好的粉末。

测试时：

将待测样与锌粉高速搅拌混合均匀后倒入铜制试样管中。将盛有水的铝筒放入已经塞好保温棉的铝制外筒内，将温度传感器1***铜管内，加热棒和温度传感器2放于水内。将传感器和加热棒的活动卡套与铝盖的螺纹旋紧，并将盖子与铝制内筒盖住，在铝盖上面覆盖一层保温棉，该上外筒上盖，组装后的比热容测定仪见图1。开直流电源，读取电压U，电流I，加热开始时记下时间t₀以及样品管初始温度T₁和水浴的初始温度T₂，加热至t₁分钟，则加热时间为t(t＝t₁-t₀)，待温度传感器温度稳定后记下最终温度T₁'和T₂'，试样和量热筒***升高的温度分别为ΔT₁和ΔT₂(℃)，然后根据UIT＝CM△T计算得到比热容。

Claims (3)

1.一种弱导热性物质比热容测定仪，其特征在于绝热盖(1)、绝热垫(2)、铜制圆筒(3)、隔热层(5)、加热棒(7)、温度传感器(8)、磁力搅拌子(9)、铝制圆筒(10)、外筒(11)、样本温度传感器(12)和显示器；外筒(11)上端设有绝热盖(1)，筒内设有铝制圆筒(10)，两者之间为隔热层(5)；铝制圆筒(10)底部设有磁力搅拌子(9)，一侧设有放置待测物质的铜制圆筒(3)，内设样本温度传感器(12)，与铝制圆筒(10)内设置的加热棒(7)和温度传感器(8)一并穿过绝热盖(1)与显示器相应端口连接；所述铝制圆筒(10)与外筒(11)的侧壁采用绝热垫(2)密封；所述铜制圆筒(3)顶部设有筒盖。

2.根据权利要求1所述弱导热性物质比热容测定仪，其特征在于：所述铝制圆筒(10)注入水(6)。

3.根据权利要求1所述弱导热性物质比热容测定仪，其特征在于：所述铜制圆筒(3)内装铜粉、铝粉或导热粉末。