2. Описание лабораторной установки

2.1 Измеритель теплоемкости ит-с-400

Установка включает в себя измеритель теплоемкости ИТ-С-400, автоматический вольтметр В7-34, коммутатор сигналов A7078K и компьютер MAZOVIA CV 1914.

ИТ-С-400 содержит блок электрического питания, блок регулировки и калориметрическую ячейку (Рис.2). Последняя состоит из корпуса 1, разъемной теплоизоляционной оболочки 2, адиабатной оболочки 3, ампулы для установки образца 5, тепломера 6 и основания с нагревательным элементом 7.

Рис. 2

Корпус выполнен из алюминиевого сплава. Верхняя часть его закреплена на подъемно-поворотном штанговом механизме, который используется при смене образца. Адиабатная оболочка выполнена в виде колпака, снабженного электрическим нагревателем. Тепломер представляет собой пластину из нержавеющей стали 12Х18Н9Т. Для снижения собственной теплоемкости тепломера и увеличения его термического сопротивления в пластине сделаны отверстия и канавки.

В нагревательном блоке в контакте с тепломером размещены хромель-алюмелевые термопары Тп₁ и Тп₂ для измерения температуры на поверхностях тепломера. На верхней поверхности тепломера в контакте с ампулой расположен один из спаев дифференциальной термопары Тп₃, второй спай Тп₄ расположен на адиабатном колпаке. Эта дифференциальная термопара используется для контроля адиабатических условий.

По функциональному назначению лабораторную установку можно разделить на две части: 1) блок измерительный и 2) блок питания и регулирования.

2.2 Измерительный блок

Электроизмерительная схема включает в себя термопары Тп₁ и Тп₄, коммутатор аналоговых сигналов Ф7078К, цифровой программируемый вольтметр В7-34 (рис.3). Холодные спаи измерительных термапар Тп₁ и Тп₂ погружены в сосуд Дьюара. Соединительные медные провода этих термопар выведены на вход коммутатора. Коммутатор позволяет поочередно подключать сигналы этих термопар к вольтметру В7-34.

Во время опыта компьютер управляет необходимыми операциями: включением того или иного канала, включением и выключением вольтметра, записью измеренных величин эдс и моментов времени . Таймер, встроенный в компьютер , последовательно измеряет моменты времени в соответствии с программой.

2.3 Блок питания и регулирования

Принципиальная электрическая схема блока питания и регулирования приведена на рис.3. Эти блоки работают следующим образом. При включении ключа В1 в положение “СЕТЬ” напряжение 220 В подается на автотрансформатор Тр1, при этом загорается сигнальная лампа Л1. Вольтметр ИП1 фиксирует напряжение, снимаемое с ТР1. При включении ключа В3 в положение “НАГРЕВ” напряжение с выхода Тр1 подается на нагреватель Э2 измерительной ячейки. Одновременно включается двигатель М1, перемещающий движок автотрансформатора. Для ограничения перемещения движка на оси авторансформатора установлен кулачек, разрывающий цепь питания двигателя М1 с помощью концевого микропереключателя В2.

Автоматический регулятор температуры собран на базе серийного усилителя У1. Сигнал разбаланса дифференциальной термопары подается на вход усилителя У1. В зависимости от знака сигнала разбаланса кулачек, помещенный на оси двигателя, вращается в ту или иную сторону, при этом замыкается или размыкается контакт микропереключателя В4. При замыкании контакта напряжение подается на нагреватель Э1 адиабатной оболочки. Для уменьшения наводок провода дифференциальной термопары помещены в заземленный экран.

Соединение блока питания и регулирования с измерительным блоком осуществляется соединительным кабелем через разъем Ш2.