55. Определение коэф-та теплопроводности материалов

Абсолютный метод

К оэфтеплопров-ти Х – опред. кол-во тепла, переносимого ч-з ед сечение при наличии норм к сечению град-та температур, числ равного 1 К/м. В абс. м-де исп-ся соотношение: поток пеплоты ч-з сечение - , где Х- коэф. теплопроводности, - интервал темп-р м/у 2 точками, l – расстояние м/у 2 точками, S – сечение. При этом нужно создать условия для создания опред-го теплового потока в исслед. мат-ле и обесп-тьдост. точн. измер-е всех пар-ров, необх-ых для вычисл-ия. Образец 1 с нагревателем и датчиками, размещ-й в вакуумирован. сосуде, зажат между метал. блоками 2 и 3, изгот. из мат-ла с выс. теплопров-тью (Cu, Ag, Al), в к. вставлены датчики Т^оС 4 . В блок 3 вмонтирован нагреватель 5, тепл. мощность к-горассч-ся по измер-м во внеш. цепи току и напряжению питания Q=U*I. Отсутствие газов в объеме обесп-т отсут-ие заметных потерь Q ч/з бок.пов-сти образца и блоков. При этом тепл. излуч-е остаётся осн. ист-ком погр-сти, поэт. дляего умен-ия иногда устан-сятепл. краны. Для умен-ияпогр-стиизмер-я также пров-т на малом перепаде темп-р и образцы исп-т с больш. сечением и малой длиной

Относительный метод.

К оэфтеплопров-ти Х – опред. кол-во тепла, переносимого ч-з ед сечение при наличии норм к сечению град-та температур, числ равного 1 К/м. Поток теплоты Q ч/з сечение S будет равен Q = χ_*S_*

В относит.методе исп-ся принцип сравнения. Один и то же тепловой поток проходит ч-з образцы 2 материалов. Потери теплоты на боковых поверхностях вводят в расчет. Удаление воздуха не требуется, а точность измерений высока.

Столб постоянного сечения собран из нагревателя Н, холодильника х и образцов I – III. Теплопроводность образцов I и III – известна, а образца – II измеряется. Элементы столбика раздел-ся металл.блоками с высокой теплопроводности. В местах стыков вмонтированы термопары 1 – 6. С помощ. нагревателя и холодильника ч/з столбик проходит поток теплоты. Полагают, что потери теплоты ч/з боковые поверхности в любом элементе столбика одинаковы. Поток теплоты ч/з сечение столбика при продвижении от нагревателя к холодильнику падает приблизительно по линейному закону, а поток ч/з слой II равен ср. значению потоков ч/з слои I и III.

Q_I = χ₀* S* ; Q_II = χ* S* ; Q_III = χ₀* S* ,

где χ₀ - теплопров-сть слоев I и III, L₀ – толщина слоев I и III.

Q_II= (Q_I + Q_III) /2; χ = χ_{0 * ;}

Для точности желательно выбирать эталон cо знач-ем χ₀ того же порядка, что и исследуемого образца. Следует отметить важность правильного расположения установки: нагреватель – сверху, холодильник – снизу – для сведения к минимуму охлаждения боковых поверхностей за счет конвекционных потоков воздуха.

56.Электрохимические преобразователи (эхп) и их виды.

ЭХПисп-т для контроля р-ров электролитов. В общем виде ячейка с электролитом, в кот.помещена система 2 или более электродов, включенных в измерит. цепь. Электрические параметры ячейки зав-т от св-в и состава электролита и электродов, природы хим. явлений в ячейке, Т и т.д.

ЭХП: гальван-ие, полярограф-ие, электролит-ие.

Гальванические. Действие осн. на явлении возник-ия разности потенциалов м/у двумя электродами, помещенными в электролит. В этом случае ячейка является источником ЭДС. Возникновение ЭДС между электродом и электролитом объясняется тем, что металл электродов частично растворяется, при этом в электролит переходят + заряженные ионы, а на металле остаются избыточные е-ы. При больших концентрациях электролитов имеет место обратное явление. Потенциал электрода относительно электролита, в который он помещен, называется электродным, а за условный нулевой электродный потенциал принят потенциал водородного электрода, относительно раствора с нормальной активностью водородных ионов в 1г экв/л. Растворы кислот, солей, оснований могут характеризоваться активностью водородных ионов, т.е. рН. Поэтому определение рН растворов состоит в измерении электродных потенциалов электродов, помещенных в исследуемый раствор.

Действия полярографических преобразователейосн. на явлении поляризации одного из электродов, помещенных в исследуемый раствор. Явление поляризации заключается в изменении электродного потенциала при протекании тока внешнего источника через электролитическую ячейку, в следствии изменения концентрации раствора вокруг электродов. Поэтому напряжение внешнего источника распределяется между электролитом и суммой поляризации электродов. Конструктивно поляр-киепреобр-ли выполняют в виде ячейки с р-ром иссл-го в-ва, в который помещены два электрода, включенные в цепь постоянного тока. Для возникновения поляризации одного из них, площадь его д.б. значительно меньше площади др. электрода. Семейство вольтамперных кривыхполяр-огопреобр-ля при различных концентрациях ионов в р-ре представл. собой полярограмму, причем потенциалы, при которых выделяются ионы, зависят от их концентрации.

Действие электролитическихпреобр-лейосн. на зав-ти эл. сопротивления электролита от его концентрации и применяется для измерения концентрации р-ра. Зависимость электр. проводимости р-ра от концентрации электролитов в определенном диапазоне концентраций однозначно м. служить для опред-ния концентрации р-ров. Удельнаяэлектропров-ть электролитовопред-ся:

f-коэфф-т, зависящий от электростатических сил межионых притяжений; c- конц-ция электролита; α- степень диссоц-ции; µ⁺,µ^- - подвижности ионов.

Преобр-ль - электрол. ячейка с двумя электродами. Измерение проводимости осуществл-ся на переменном токе с≈ 700-1000 Гц, чтобы в процессе измерений не проводил электролиз.

Бесконтактные электролит-иепреобр-ли выполняют в виде тонкостенной стеклянной трубке, с электролитом, помещенной в электростатическое или электромагнитное поле.Пеобр-ние концентрации р-ра в эл. сигнал происходит за счет изменения емкости (индуктивности) участка эл. цепи, в к-рую включена ячейка с р-ром.Для кач-го и кол-го ан-за газовых сред также применяют разл. преобр-ли хим. пок-лей в эл. сигнал.