真空绝热法测量材料比热容的注意事项

1.试验原理

将封闭在一个绝热环境中的试样直接通电加热，通过记录所加电能、试样温度增加量及试样的质量而计算材料微分比热容。

2.试验方法

典型的直接加热法高温绝热量热计测定比热容的方法如图3-1所示，适用的温度范围为4.2～1900K。

（1）连续加热法　在全部试验过程中对试样一直进行电加热，并控制使热屏与试样的温度始终保持一致。计算公式如下：

式中 c——比热容，单位为J/（kg·K）；

W——量热计发热体的加热功率，单位为W；

q——试样与环境的热交换率，单位为J/s；

m——试样的质量，单位为kg；

——温度变化速率，单位为K/s；

A——量热计的热容量，单位为J/K。

图3-1 高温自动绝热量热计

1—样品 2—量热计控温热屏 3—炉子 4—量热计加热体 5—热屏加热体 6—炉子加热体电源引线 7—炉子加热体 8—测温元件 9—样品和热屏间示差热电偶 10—样品和炉子间和差热电偶 11—炉子加热体功率供给源的功率控制系统 12—热电偶引线 13—量热计加热体功率源引线 14—量热计加热体电压测量引线 15—屏加热体功率供给源的功率控制系统 16—屏加热体电源引线(www.xing528.com)

（2）周期加热法　在没有进行电加热时使样品与热屏温度处于平衡状态，在限定时间内通电加热使试样有一很小的温升。计算公式如下：

式中 c——比热容，单位为J/（kg·K）；

Δ_τ——时间，单位为s；

Q——在Δτ时间内加入的热量，单位为J；

q——试样与环境的热交换率，单位为J/s；

m——试样的质量，单位为kg；

ΔT——由加热而引起的试样温升，单位为K；

A——量热计的热容量，单位为J/K。

3.试验注意事项

1）准确测量比热容的关键是防止样品同周围环境发生热交换，应采用系统内抽空除气和样品外围安置辐射屏壁的办法，以防止试样与环境的对流、传导和辐射交换，从而保证测量过程在绝热系统条件下进行。

2）调节并控制热屏的温度跟踪试样的温度，使两者的温度始终保持一致，保证试样与周围环境没有热交换。

3）在低温下试验可根据不同需要采用不同的恒温浴的介质，如液氦、液氢、液氨、干冰和酒精等。