uzluga.ru
добавить свой файл
1
Утвержден и введен в действие


Постановлением Госстроя СССР


от 14 июля 1978 г. N 130


ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАТЕРИАЛЫ СТРОИТЕЛЬНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЕМКОСТИ

Building materials. Method of specific heat determination

ГОСТ 23250-78


Группа Ж19


Срок введения


с 1 января 1979 года


Разработан Государственным комитетом СССР по делам строительства.


Исполнители: И.Н. Бутовский, канд. техн. наук (руководитель темы); О.А.

Веретельникова.


Внесен Государственным комитетом СССР по делам строительства.


Член Коллегии В.И. Сычев


Настоящий стандарт распространяется на строительные материалы и

устанавливает метод определения их удельной теплоемкости в диапазоне температур

от плюс 20 до 100 °С.


1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


1.1. Удельная теплоемкость - количество теплоты, поглощаемое единицей массы

материала при нагревании на 1 °С, выражается в ккал/(кг x °С) или Дж/(кг x К).


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.


1.2. Метод определения удельной теплоемкости основан на измерении количества

теплоты, отданной калориметру образцом известной массы, нагретым до заданной

температуры.


1.3. Удельную теплоемкость в выбранном температурном интервале

калориметрического опыта вычисляют из уравнения теплового баланса.


1.4. Для учета теплоты, поглощаемой во время опыта самим калориметром, а

также тепловых потерь в уравнение теплового баланса вводится значение водяного

эквивалента калориметра.


1.5. Водяной эквивалент калориметра - это количество дистиллированной воды в

граммах, которое при изменении температуры на 1 °С поглощает такое же количество

теплоты, что и калориметр.


1.6. Водяной эквивалент калориметра определяется предварительно

экспериментальным путем с помощью медного эталона с известным значением

теплоемкости.


1.7. Определение удельной теплоемкости производят в лабораторных условиях

при температуре воздуха в помещении 20 +/- 2 °С.


2. АППАРАТУРА


2.1. Установка для определения удельной теплоемкости, конструктивная схема

которой приведена на черт. 1, включает:


электронагреватель для нагрева до заданной температуры капсулы с образцом или

эталона. Электронагреватель представляет собой металлическую трубку длиной 250

мм, диаметром 37 - 45 мм, на которую по слою асбеста толщиной 3 - 5 мм укладывают

70 витков нихромовой проволоки диаметром 0,7 мм, затем слой асбеста толщиной 15 -

20 мм и дюралевую фольгу-кожух. Электронагреватель имеет две теплоизоляционные

крышки: верхнюю с прорезью для нити подвеса капсулы и термопары и нижнюю с

прорезью для нити подвеса капсулы. Электронагреватель должен перемещаться по

вертикали по штативу магнитной мешалки и вокруг штатива;


калориметр, представляющий сосуд Дьюара емкостью 500 - 1000 мл, помещенный

в опорный водонепроницаемый цилиндрический кожух без дна с теплоизоляционной

крышкой, имеющей прорезь для нити подвеса капсулы и паз для установки термометра

Бекмана. В калориметр с дистиллированной водой во время опыта опускается для

остывания нагретая капсула с образцом или эталон;


метастатический термометр Бекмана со шкалой 5 °С, с ценой делений шкалы 0,01

°С для измерения температуры калориметра и холодных спаев термопары с точностью


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.


до 0,01 °С;


водонепроницаемую цилиндрическую капсулу для образца испытываемого

материала (см. черт. 2). Капсула представляет собой медный или латунный стакан

емкостью 25 - 27 см3 с навинчивающейся крышкой. В центре крышки припаяна гильза

для термопары. Между фланцами крышки и стакана должна быть прокладка из

паранита, обеспечивающая водонепроницаемость капсулы. Скобу для подвески

капсулы припаивают так, чтобы подвешенная капсула находилась в горизонтальном

положении;


эталон для определения водяного эквивалента калориметра. Эталон размерами 50

x 25 x 5 мм изготавливают из меди по ГОСТ 859-78 со сквозным отверстием диаметром

2 мм для нити подвеса и гнездом диаметром 3 мм и глубиной 25 мм для термопары;


проградуированную хромель-копелевую термопару из проволоки диаметром 0,2 -

0,3 мм по ГОСТ 1790-77 для измерения температуры капсулы с образцом или эталона в

электронагревателе;


измеритель термо-э.д.с. термопары капсулы - электронный цифровой вольтметр

по ГОСТ 22261-76, обеспечивающий измерение температуры нагретой капсулы с

образцом или эталона с точностью до 0,15 °С;


термос бытовой емкостью 1 л для термостатирования холодных спаев термопары;


автотрансформатор или стабилизированный источник постоянного напряжения

для питания электронагревателя переменным или постоянным током;


секундомер типа С-1-2а по ГОСТ 5072-72 для отсчета времени опыта с точностью

до 1 с.


КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ

ТЕПЛОЕМКОСТИ


Период нагрева капсулы с образцом


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.






Момент сброса капсулы с образцом


1 - калориметр; 2 - электронагреватель; 3 - капсула с образцом; 4 - магнитная


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.




мешалка; 5 - стержень магнитной мешалки; 6 - штатив магнитной мешалки; 7 -

термометр Бекмана; 8 - термопара; 9 - термос с холодными спаями термопары; 10

- крышка (верхняя) электронагревателя; 11 - крышка (нижняя)

электронагревателя; 12 - крышка калориметра; 13 - крышка термоса.

Черт. 1


Конструкция водонепроницаемой цилиндрической капсулы для образца


1 - навинчивающаяся крышка с гильзой для термопары; 2 - цилиндрический

стакан.

Черт. 2


2.2. В комплекте установки допускается применять и другие средства измерений,

обеспечивающие соблюдение требований, указанных в п. 2.1.


3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.






3.1. Подготовка образца


3.1.1. Исследуемый материал высушивают до постоянной массы. Температура

сушки определяется видом материала и не должна вызывать в нем деструктивных

изменений.


3.1.2. Материал измельчают до размеров частиц не более 5 мм. Высушенный

материал засыпают в капсулу и уплотняют трамбованием вручную в четыре слоя.


3.1.3. Массу образца с точностью до 0,001 г определяют по разности масс капсулы

наполненной и пустой.


Масса образца должна быть не менее 5 г.


3.2. Подготовка электронагревателя


3.2.1. При подготовке электронагревателя определяют зависимость его

температуры от напряжения питания в соответствии с пп. 3.2.2 - 3.2.5.


3.2.2. В центре электронагревателя подвешивают на нейлоновой нити эталон с

вставленной термопарой, присоединенной к измерителю термо-э.д.с.


3.2.3. Холодные спаи термопары опускают в термос с водой комнатной

температуры, измеренной с точностью до 1 °С.


3.2.4. Электронагреватель закрывают двумя крышками и включают нагрев  при

различных значениях напряжения в диапазоне 15 - 25 В с шагом 2 В. Температура


электронагревателя определяется для каждого значения напряжения путем деления

показаний вольтметра в мкВ на удельную термо-э.д.с. термопары, полученную при ее


градуировке, и сложения частного с температурой холодных спаев .


3.2.5. Для определения зависимости температуры электронагревателя от

напряжения учитывают только постоянные значения температуры электронагревателя

при данном напряжении. Температура считается постоянной, если три ее замера,

произведенные последовательно через 5 мин, отличаются не более чем на 0,15 °С.


3.3. Определение водяного эквивалента калориметра


3.3.1. Водяной эквивалент калориметра определяют перед сдачей установки в

эксплуатацию и далее раз в месяц, а также при замене калориметра, изменении

температурного интервала калориметрического опыта более чем на +/- 1 °С и

изменении температуры помещения более чем на +/- 3 °С.


3.3.2. Водяной эквивалент калориметра определяют в соответствии с пп. 4 и 5,

заменяя в опыте капсулу с образцом медным эталоном.


3.4. Подготовка калориметра


3.4.1. В бытовой термос наливают 1 л дистиллированной воды температурой 20,5


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.


+/- 0,5 °С.


3.4.2. Термометр Бекмана настраивают на диапазон 20 - 25 °С.


3.4.3. Калориметр со стержнем магнитной мешалки в нем взвешивают с

точностью до 0,1 г и наливают в него из термоса 300 мл дистиллированной воды.

Массу воды с точностью до 0,1 г определяют по разности масс наполненного и пустого

калориметра.


3.4.4. Калориметр устанавливают на магнитную мешалку, проверяют вращение

стержня мешалки и закрывают его крышкой.


3.4.5. Термометр Бекмана и холодные спаи термопары опускают в термос с

оставшейся в нем водой и плотно закрывают его крышкой.


3.4.6. Калориметр и термос выдерживают не менее 30 мин до начала замеров

температуры.


4. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ


4.1. Для определения удельной теплоемкости капсулу с образцом и вставленной

термопарой, присоединенной к измерителю термо-э.д.с., подвешивают на нейлоновой

нити в центре электронагревателя.


4.2. Электронагреватель включают на нагрев, установив напряжение, при котором

поддерживается выбранная для опыта температура. Температуру электронагревателя

устанавливают в зависимости от вида исследуемого материала. Она не должна

вызывать деструктивных изменений в испытываемом образце. Для обеспечения

необходимой точности измерений калориметр должен нагреться не менее чем на 1 °С,

поэтому при минимальной массе образца (5 г) температура нагрева капсулы с образцом

должна быть не менее чем на 50 °С выше температуры калориметра.


4.3. Капсулу с образцом нагревают до выбранной постоянной температуры.


4.4. Температуру холодных спаев термопары в термосе определяют после

прогрева капсулы термометром Бекмана с точностью до 0,01 °С.


4.5. После определения температуры термоса термометр Бекмана высушивают

марлевым тампоном и опускают в калориметр. Через 15 мин включают магнитную

мешалку и начинают регистрацию температуры калориметра с точностью до 0,01 °С

через каждые 5 мин. Время фиксируют по секундомеру.


4.6. Горячую капсулу с образцом опускают в калориметр через 15 мин после

включения магнитной мешалки, не снимая верхней крышки электронагревателя.

Калориметр закрывают крышкой. Термопара остается внутри электронагревателя. Оси


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.




электронагревателя и калориметра совмещают только в момент сброса, остальное время

электронагреватель должен быть отведен в сторону для предотвращения теплового

взаимодействия электронагревателя с калориметром.


4.7. Температуру калориметра с капсулой в нем измеряют с интервалом в 1 мин в

течение 20 мин. При определении водяного эквивалента калориметра температуру

измеряют в течение 10 мин.


4.8. После проведения измерений температуры капсулу с образцом высушивают

марлевым тампоном и взвешивают. Если масса капсулы с образцом увеличилась более

чем на 0,005 г, произведенный опыт считают недействительным.


5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ


5.1. По результатам измерений строят график зависимости температуры

калориметра от времени в масштабе: 1 °С соответствует 100 мм по оси ординат, 1 мин

соответствует 5 мм по оси абсцисс (см. черт. 3).


Экспериментальный график


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.




____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.






















Черт. 3


5.2. По графику определяют:


температуру калориметра в момент погружения капсулы с образцом или эталона в


калориметр , так как отсчет температуры калориметра и погружение не совпадают по

времени;


температуру теплового равновесия между капсулой с образцом или эталоном и


калориметром , которая находится путем экстраполяции, чтобы исключить теплоту,

полученную калориметром при вращении стержня магнитной мешалки.


5.3. Водяной эквивалент Е с точностью до 0,1 г вычисляют по формуле


,


где - масса эталона, г;


- удельная теплоемкость материала эталона, ккал/(кг x °С) или Дж/(кг x К);


- температура нагретого эталона, °С;


- равновесная температура калориметра, °С;


- удельная теплоемкость дистиллированной воды, равная 1 ккал/(кг x °С) или

4187 Дж /(кг x К);


- температура калориметра в момент погружения эталона, °С;


- масса дистиллированной воды, г.


5.4. Удельную теплоемкость С с точностью до 0,01 ккал/(кг x °С) или с точностью

до 10 Дж/(кг x К) вычисляют по формуле


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.
















,


где - температура нагретой капсулы с образцом, °С;


- масса капсулы, г;


- удельная теплоемкость материала капсулы, ккал/(кг x °С) или Дж/(кг x К);


- масса образца, г.


5.6. Удельная теплоемкость образца материала в интервале температур

вычисляют как среднее арифметическое результатов трех определений, произведенных

на данном образце.


5.7. Удельную теплоемкость материала в интервале температур

определяют по трем образцам.


5.8. Относительная погрешность определения удельной теплоемкости по данной

методике не превышает 5%.


____________________________________________________________________________________

Не является официальным изданием предназначено для ознакомительных целей.

Бесплатно предоставляется клиентам компании «Древград» - деревянные дома.