2. Описание калориметрической уста­новки типа в-08-ма

Калориметр (рис. 1, 2) состоит из термостата, калориметрического сосуда, бомбы, блока управления и регистратора с цифровым отсчетом.

Калориметрический сосуд изготовлен из нержавеющего ме­талла с полированной поверхностью, снабжен теплоизолирующей крышкой. Оболочка калориметрического сосуда для защиты от колеба­ний температуры окружающей среды представляет собой массив­ный металлический сосуд-кожух с двойным дном. Пространство между стенками заполнено водой, в нем помещены нагреватели сосуда и оболочки для компенсации температуры, мешалка для получения равномерного распределения температуры воды в калориметрическом стакане и змеевик для охлаждения воды. Скорость перемешивания воды должна обеспечивать выравнивание температуры в сосуде через 5-10 мин после сожжения навески.

Электрооборудование приводит в работу две мешалки, нагре­ватели и систему зажигания навески.

Калориметрическая бомба (рис. 3) перевернутая, самоуплотняющаяся, тип П (для сжи­гания твердого топлива) изго­товлена из кислотоупорной нержавеющей стали, объемом 300 см³, выдерживает давление 10,8 МПа. Она состоит из толстостенного корпуса, крыш­ки, входного и выходного клапанов для наполнения и выпуска кислорода, электродов для подводки тока к запальной проволоке и подставки с тиг­лем. Регистратор установки состоит из измерительного блока, циф­рового вольтметра Щ 1516, стабилизатора напряжения С-0,16. В ка­честве датчиков установлены термометры сопротивления.

Рис. 1. Общий вид калориметра В-08-МА:

1 – термометр ТЛ-19; 2 – система оптическая; 3 – метастатический термометр; 4 – держатель; 5 – стойка; 6 – вибратор электромеханический; 7 – кронштейн; 8 – винт стопорный; 9 – лицевая панель; 10 – шнур питания с вилкой; 11 – термометр электроконтактный; 12 – сеть; 13 – включение мешалки; 14 – нагреватель сосуда; 15 – нагреватель оболочки; 16 – вибратор; 17 – зуммер; 18 – осветитель термометра, лампочка табло; 19 – сеть; 20 – нагреватель сосуда; 21 – нагреватель оболочки; 22 – отсчет; 23 – контроль зажигания

В стандартных калориметрах теплоту сгорания оп­ределяют в изотермическом режиме. Это означает, что до начала опыта и через некоторое время после сожжения навески темпера­тура всех отдельных частей калориметра выравнивается, а темпе­ратура воды в сосуде, достигнув определенного уровня, становится постоянной. Однако между калориметром и окружающей средой происходит непрерывный обмен тепла, и тем больший, чем значи­тельнее разница температур калориметра и воздуха в помещении. Поэтому после выравнивания температур между частями калори­метра продолжается равномерный теплообмен между установкой и окружающей средой, что проявляется в равномерном изменении температуры воды в сосуде.

Следовательно, на практике изотермический режим калориметрирования означает, что калориметрическая система, т. е. та система, которая воспринимает тепло сгоревшей навески (в нее вхо­дит калориметрическая установка и масса воды в сосуде калори­метра), до и после опыта находится в состоянии равномерного теплообмена с окружающей средой и температура воды в сосуде равномерно изменяется.

Рис. 2. Разрез калориметра В-08-МА:

1 – ручка откидная; 2 – змеевик; 3 – крышка; 4 – ме­шалка оболочки; 5 – крышка установки; 6 – – крышка сосуда; 7 – сосуд калори­метрический; 8 – плита текстолитовая верхняя; 9 – гнездо сосуда; 10 – бомба калориметриче­ская; 11 – опора металлическая; 12 – подставка; 13 – ножки установки; 14 – поддон; 15 – плита текстолитовая; 16 – кожух; 17 – оболочка калориметра

В соответствии с этим при работе в изотермическом режиме калориметрический опыт делят на три периода: начальный – от установления равномерного изменения температуры воды в сосуде до зажигания навески; главный – в течение которого сгорает на­веска, выделившееся тепло передается калориметрической си­стеме, температура всех ее частей повышается, снова выравнива­ется и устанавливается равномерное изменение температуры воды в сосуде; конечный – продолжается равномерное изменение тем­пературы воды в сосуде.

Теплота сгорания вычисляется по изменению температуры воды в сосуде в течение главного периода. Однако наблюдаемый подъем температуры нельзя считать истинным, так как во время опыта протекают процессы, искажающие температуру воды в со­суде. Для получения точных результатов измерения температуры необходимо внести ряд поправок.

Во-первых, в результате теплообмена с окружающей средой калориметр теряет часть теплоты от сожжения навески или приоб­ретает некоторое количество. Но в том и в другом случаях темпе­ратура в сосуде будет отличаться от той, которая получилась бы в отсутствие теплообмена. Для вычисления поправки к показа­ниям термометра, учитывающей теплообмен с окружающей сре­дой, используют отсчеты показаний термометра в начальном и конечном периодах при равномерном изменении температуры в сосуде.

Во-вторых, проволока, применяемая для запала, сгорает с вы­делением некоторого количества тепла. Поправку на теплоту го­рения проволоки вычисляют, исходя из теплоемкости и массы проволоки.