مقدمة
لا يمكن تحديد السعة الحرارية النوعية للمادة إلا باستخدام المسعر بالمسح التفاضلي في القياسات الديناميكية. ويوفر القياس المعدل لدرجة الحرارة، الذي لا تتعرض فيه العينة لمعدل تسخين خطي فقط، ولكن أيضًا لتغيرات درجة الحرارة الجيبية، القدرة على قياس السعة الحرارية للعينة خلال مقاطع متساوية الحرارة. في ما يُعرف بقياس DSC المعدل "شبه المتساوي الحرارة"، يتم تطبيق برنامج درجة حرارة متغير جيبيًا على عينة الاختبار حول درجة حرارة متساوية الحرارة الأساسية (التعريف من ASTM E2716-09).
في ما يلي، تم فحص السعة الحرارية لعينة من الياقوت باستخدام DSC 214 Polyma عن طريق قياسات درجة الحرارة شبه المتساوية الحرارة المعدلة عند درجات حرارة مختلفة. أُجريت الاختبارات على أساس الطريقة B من ASTM E2716-09.
نتائج الاختبار
أُجريت القياسات باستخدام بوتقات كونكافوس ذات أغطية مثقوبة. استُخدم قرص من الياقوت الأزرق وزنه 49.88 مجم كمادة معايرة. كانت كتلة العينة 50.41 مجم.
تضمن برنامج درجة الحرارة التبريد والتسخين بمعدل مضبوط قدره 10 كلفن/دقيقة إلى درجة الحرارة المطلوبة. خلال الجزء المتساوي الحرارة لمدة 10 دقائق عند درجة الحرارة المحددة هذه، تم استخدام تذبذبات لفترات 100 ثانية أو بسعة 1 كلفن للتحوير، كما هو موصى به في ASTM E2716-09. تم تكرار هذا الإجراء 11 مرة بين 0 درجة مئوية و100 درجة مئوية مع زيادة قدرها 10 درجات مئوية لكل خطوة (أي درجات حرارة متساوية الحرارة من 0 درجة مئوية، 10 درجات مئوية، إلخ حتى 100 درجة مئوية).
يوضح الشكل 1 نتائج السعة الحرارية للعينة لجميع الأجزاء الـ 11 شبه الحرارية بين 0 درجة مئوية و100 درجة مئوية.
قورنت النتائج المحددة للسعة الحرارية النوعية للياقوت الأزرق بالبيانات المنشورة عن الياقوت الأزرق (انظر الجدول 1).
تتفق قيم الحرارة النوعية التي تم تحديدها باستخدام DSC 214 Polyma بشكل جيد للغاية مع القيم الأدبية (الحد الأقصى للخطأ: 1.82%).
الجدول 1: مقارنة بين نتائج السعة الحرارية النوعية للياقوت الأزرق مقارنة بالبيانات المنشورة
درجة الحرارة [°C] | الحرارة النوعية للياقوت [J-g-1-K-1] | الحرارة النوعية المقاسة باستخدام DSC 214 Polyma [J-g-1-K-1-K-1] | الفرق بين القيم الأدبية و القيم المقاسة [%] |
|---|---|---|---|
| 0 | 0.718 | 0.731 | 1.82 |
| 10 | 0.742 | 0.755 | 1.80 |
| 20 | 0.764 | 0.777 | 1.68 |
| 30 | 0.785 | 0.799 | 1.72 |
| 40 | 0.806 | 0.819 | 1.66 |
| 50 | 0.825 | 0.839 | 1.72 |
| 60 | 0.860 | 0.857 | -0.36 |
| 70 | 0.876 | 0.873 | -0.39 |
| 80 | 0.892 | 0.890 | -0.21 |
| 90 | 0.907 | 0,906 | -0.06 |
| 100 | 0.920 | 0.921 | 0.06 |