[其他]測量液體、固體比熱的水卡計

在審

• 申請號: 101985000008559
• 申請日: 1985-10-31
• 公開（公告）號: CN1004380B
• 公開（公告）日: 1989-05-31
• 發明（設計）人: 蔣漢文;林海燕;陶永心
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 代理公司: 同濟大學專利事務所
• 代理人: 錢春新

水卡計是一種測量液體、固體比熱的熱物理實驗儀器。它可以用來測量液體、固體比熱及一定形狀大小的物體的熱容量。該儀器包括一個能良好控制熱損的裝置和較精確測試溫度和直接顯示比熱的自動化測試系統。使用該儀器能達到簡便迅速、準確、經濟地測試目的。

水卡計是一種測量液體、固體比熱和熱容量并帶有微處理器的熱物理實驗儀器。

用水卡計準確地計量比熱，主要關鍵部分為二個：一個是控制各項熱損的裝置，二是能準確地測量試樣及試樣周圍介質溫度隨時間變化的測量元件及系統。美國專利US4312224用水卡計計量激光束輻射熱量，對比熱測量中關鍵的熱損控制，通用結構是采用了多組加熱器補償熱損來達到絕熱狀態，需要配備許多復雜的耗資大的控溫電路及二次儀表;水卡計里的測溫方法通常以熱電阻或貝克曼溫度計作為測溫元件，熱電阻是用電橋測量出電阻值，由于測試物體的溫度隨時間變化。電橋測量是處于動態下進行的，所以操作人員容易產生讀數誤差，并將獲得的讀數進行轉換溫度值等人工處理，最終才能獲得所需要的結果，這就延長了整個測試周期。貝克曼溫度計雖是直接讀溫度值，但操作麻煩且易碎，也容易引入讀數誤差。

本發明的目的是提供一個簡便的，成本低，操作方便，能自動顯示且精度高的新水卡計。本發明的特征在于包括：

杜瓦瓶容器，該容器內裝有熱電堆，用于測量容器內的水的溫度的變化;具有加熱器的加熱爐，位于杜瓦瓶容器的上方，并裝有活門與杜瓦瓶容器相隔離;下落式試樣筒，予先放置在加熱器中間，樣品被加熱器所予熱，其溫度由熱電偶測量;釋放機構，由支架，細繩，插銷以及按鈕所組成，用于使試樣筒從加熱器瞬時落入杜瓦瓶容器內;磁性攪拌轉子，放置在杜瓦瓶容器內，由外部磁鋼驅動;微型計算機，控制信號測試及數據處理，并顯示測量結果。

附圖說明：

圖一：水卡計主體部分示意圖

圖二：試樣筒結構示意圖

圖三：信號測試及數據處理電路示意圖

圖四：水溫度與時間變化曲線

圖五：微處理機控制采樣及數據處理的軟件框圖實施例：

圖一、水卡計主體部分，它包括加熱爐7，上爐蓋4和下爐蓋8，加熱器5，試樣筒1，杜瓦瓶容器16，熱電偶2，熱電堆11，加熱爐7位于杜瓦瓶容器16的上方，加熱爐7外殼與加熱器5之間填以松散的隔熱材料。加熱器是由加熱絲以中間疏兩端稍密的方式繞在一根紫銅管上。加熱爐7下部爐門10上面固定一片金屬輻射屏。另外有插銷9，細繩21，支架3，繩子23;杜瓦瓶容器16有瓶蓋14，瓶蓋活門12，按鈕13，細繩21連接活門10和支架3，繩子23把試樣筒上的攀手30和支架3連接，并且使試樣筒1懸吊于加熱爐7中。掀瓶蓋14上的按鈕13，瓶蓋活門12按逆時針方向彈起，將活門插銷9擊出，同時爐子活門10逆時針向下松開，使細繩21松動，同時使得夾住繩子23的支架3松開，試樣筒隨即墜入杜瓦瓶容器內，放松按鈕13，活門12自動關上，這一過程僅為一瞬間完成;若把繩子23的另一端與手指一同按在銨鈕13上，當試樣筒1下落至水面，但仍未碰及水面位置時，繩子23正好繃緊，使試樣筒1下落速度為零，從而達到濺水最小，然后緩慢地放進杜瓦瓶容器16中的金屬承接網15中。杜瓦瓶容器16中有磁性攪拌轉子20，杜瓦瓶容器16外底部設置磁鋼22，磁鋼22帶動攪拌轉子20進行攪拌，使杜瓦瓶容器16內水溫均勻。杜瓦瓶容器16外設置外夾水套17，上面有進水嘴19和出水嘴18，恒溫水由超級恒溫器39出來，通過水嘴19進入外夾水套17內，再從水嘴18流出，并且使得外夾水套17中的恒溫水的溫度始終控制在高于杜瓦瓶容器16內水的溫度，如圖四曲線34，35所示。并能準確地通過曲線34延長求得33點的溫度作為平衡溫度計算的修正方法來消除環境熱損及攪拌能量輸入的影響。由杜瓦瓶及瓶蓋所吸收的熱量。通過折算成水當量的方法來修正，并用電解銅標準試樣標定的方法來測定。

圖二、試樣筒1有一個深井31，內插熱電偶2，下落式試樣筒1上有蓋子28，蓋子28和深井31焊成一體，蓋子28上有固定攀手30，蓋子內圈嵌設密封填圈29，由蓋子28旋緊密封。經試驗，試樣筒最佳容積為25±1cm³。