Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
курсова_1 / Звіт загальний статті калориметри.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
8.26 Mб
Скачать

2. Точковий калориметр Пельтьє

Точкова калориметрія Пельтьє є продовженням РАС [Y. J. Yun, D. H. Jung, I. K. Moon and Y. H. Jeong, Rev. Sci. Instrum. 77, 064901 (2006).]. Якщо, остання використовує з’єднання дуже тонких термопарних провідників як джерело тепла і виділяє термопарні з’єднання як температурний сенсор, то точкова калориметрія Пельтьє (Peltier tip calorimeter, РТС) використовує єдину термопару як нагрівач і сенсор одночасно наступним чином: відповідно до ситуації, що продемонстрована на рисунку 3(а), термопара складається із двох різнорідних провідників, TCL і TCR, що приєднані до мідних провідників в точках Р1 і Р2, і їхнє з’єднання знаходиться в контакті із зразком в точці Р3. Коли електричний струм осилює із кутовою частотою , то струм , протікає в термопарі і напруга, що виникає між точками Р1 і Р2 може бути записаною у вигляді (3), де R0 і S є відповідно опором і коефіцієнтом Зеебека термопари. Першою величиною є спад напруги на термопарі, що спричинений струмом. Другою величиною є ЕРС Зеебека, що виникає через температурні осциляції на з’єднанні Р3, що містять дані про теплові властивості зразка. Ці температурні осциляції при частоті , показує осциляцію на з’єднанні завдяки ефекту Пельтьє і її величина і фазовий зсув визначені теплоємністю і теплопровідністю зразка. Зазначено, що в той час як ефект Пельтьє, також виникає на з’єднаннях Р1 і Р2, де термопара приєднана до мідних провідників, температурні осциляції можуть бути надзвичайно малими, порівняно із тими, що виникають на з’єднанні Р3 шляхом виготовлення цього з’єднання товстим і прикріплення з’єднання до масивного мідного блоку. Третя складова представляє нагрів на основі ефекту Джоуля, що в свою чергу складається із трьох доданків (4), де і є сигналами, що генеруються теплом Джоуля на частотах і , відповідно. Струм через провідники генерує резистивний нагрів вздовж провідників на частоті Тоді, деяка частина цього тепла передається зразку і індукує температурну осциляцію тої самої частоти. Ця температурна осциляція разка спричиняє ріст напруги Зеебека на з’єднанні . Враховуючи, що оскільки зразок нагрівається як ефектом Пельтьє на зєднанні (при ), так і ефектом Джоуля (при ), то не існує зв’язку між цими речами, оскільки головне рівняння є лінійним. Таким чином, вимірювання і аналіз тільки сигналу Пельтье дасть інформацію про теплові характеристики зразка. На додачу до , одначе, виникає ще два доданки в рівнянні (4). Причиною виникнення цих доданків є також тепло Джоуля, тому що, опір провідників породжує малу осцилюючу компоненту на частоті як результат самонагріву і омічний спад напруги, що є результатом опору і струм продукує і .

Точкова калориметрія Пельтье основана на факті, що якщо можна ізолювати (виділити) сигнал, що відповідає другому доданку в рівнянні (3), із загального сигналу між Р1 і Р2, можна оцінити теплові властивості тіла, що перебуває в точковому контакті із термопарою. Очевидні труднощі, проте, в виділенні в рівнянні (3) складає присутність інших доданків на тій самій частоті , тобто першого доданку в рівнянні (3) і в рівнянні 4. Більш простим є усунути перший доданок в рівнянні (3), що досягається за допомогою застосування містка Вітстона, що продемонстровано на рис. 3(b). Навіть після балансування, одначе, все ще має бути усунутим із вимірювального сигналу на частоті для виділення . Це може бути зробленим із застосуванням симетричного містка Вітстона, вибором моделі з’єднання Пельтьє на рис. 3(b), тобто іншої термопари із того самого матеріалу і тої самої довжини і діаметру, що і довідковий резистор. Тоді Rref рівне за величиною до R0. Із з’єднанням референтної термопари, що заземлене термічно на важкий мідний блок, місток збалансовується підбором змінного опору Rv. При збалансуванні містка, всі сигнали, за винятком зникають. Спрощення, що описане вище, що полягає у використанні лише однієї термопари, відкриває нові можливості, що можуть знайти застосування у різних областях. Нові можливості, наприклад, включають обіцяюче використання, таке як скануюча теплова мікроскопія і вимірювання теплофізичних властивостей рідин [217].

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.