Въведение
Диференциалната сканираща калориметрия (DSC) позволява не само да се определят температурите на фазовите трансформации, но и да се определят количествено енталпиите на трансформация. Образците обикновено се анализират в алуминиеви тигли с пробит капак при атмосферно налягане и постоянен поток от очистващ газ. С модифицирани уреди, при които измервателната клетка е инсталирана в автоклав (т.нар. DSC под налягане), са възможни допълнителни измервания в диапазона на налягането между 5 kPa и 15 MPa [1]. В тази приложна бележка течностите се анализират по отношение на поведението им при изпаряване в този диапазон на налягане.
Тъй като изпарението на течностите преди достигане на температурата на кипене и равновесието между течност и газ по време на кипене са критични параметри, които могат да окажат отрицателно влияние върху реакцията и последващата оценка, за тези измервания са използвани специални тигли. Добър опит беше направен с тези студено заварени алуминиеви тигли с small дефилиран отвор с диаметър 50 μm.
Уравнението на Антоан описва зависимостта между налягането на парите на насищане на чисто вещество и температурата:
където P е налягането в барове, T е температурата в K, а променливите A, B и C са специфични за компонента константи. Те обаче не могат да се използват за описание на целия процес на кривата на температурата на кипене на дадено вещество. Поради това съществуват няколко набора от параметри за диапазона от тройната до критичната точка.
В следващата таблица са обобщени изследваните течности вода, циклохексан, етилов ацетат и изопропанол за диапазона на валидност на използваните литературни данни:
Таблица 1: Температурен диапазон и коефициенти на уравнението на Антоан [3, 4, 5]
| Вещество | Температурен диапазон [K] | Температурен диапазон [°C] | A | B | C |
|---|---|---|---|---|---|
| H2O | 313 ... 385 | 40 ... 112 | 6.1680 | 1397.2 | -48.097 |
| C6H12 | 323 ... 523 | 50 ... 250 | 4.1398 | 1316.5 | -35.581 |
| C4H8O2 | 288 ... 348 | 15 ... 75 | 4.2280 | 1245.7 | -55.189 |
| C3H8O | 395 ... 508 | 122 ... 235 | 4.5779 | 1221.4 | -87.474 |
Резултати
Вода
Резултатите за дестилирана вода за диапазона на налягането над атмосферното налягане са показани на фигура 1 (налягането е показано с пунктирни линии); фигура 2 представя диапазона на налягането между 45 mbar и 236 mbar. Фигура 3 показва доброто съответствие на литературните данни от [2] (ASTM E782) с всички определени стойности на измерванията.
Циклохексан
Резултатите за циклохексан в температурния диапазон между -20°C и 300°C (фигура 4) включват както кипене, така и топене. Това води до сегмента на фазовата диаграма, представен на фигура 5. На фигура 6 е представено сравнението с литературните данни [3].
Етил ацетат
Резултатите за етилов ацетат са показани на фигури 7 и 8. Литературните стойности обаче са екстраполирани, тъй като обхватът на валидност на уравнението на Антоан от [4] е ограничен до интервала между 15°C и 75°C (288 K до 348 K, което съответства на реципрочните температурни стойности от 0,00347 до 0,00287).
Изопропанол
На фигури 9 и 10 са показани резултатите от измерванията и сравнението с литературните стойности [5] за изопропанол.
Резюме
Диференциалната сканираща калориметрия (DSC) - в съчетание с възможността за промяна на налягането в измервателната клетка - позволява да се изследва зависимостта на фазовите трансформации от налягането. Резултатите за прехода течност-газ на изследваните вещества - вода, циклохексан, етилов ацетат и изопропанол - са в много добро съответствие с литературните данни.