Johdanto
Ruostumattoman teräksen 1.4301 ominaislämpökapasiteetin (Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp) määrittäminen on ratkaisevan tärkeää sen lämpökäyttäytymisen ymmärtämiseksi todellisissa käyttöolosuhteissa. Tämä perustavanlaatuinen materiaalitieto on olennaisen tärkeää teollisuuden lämpöprosessien suunnittelussa ja optimoinnissa. Tyypillisiä sovellusalueita ovat laitos- ja prosessitekniikka sekä elintarvike- ja kemianteollisuus, joissa ruostumatonta terästä käytetään usein rakennemateriaalina. Tarkan lämmönvarastointikapasiteetin tunteminen on erityisen tärkeää sovelluksissa, joihin liittyy syklisiä tai muuttuvia lämpötilakuormituksia. Tämä mahdollistaa realistisempien Thermal Simulations -suositusten toteuttamisen ja parantaa komponenttien käyttöturvallisuutta ja tehokkuutta.
DSC-cp, määritys
Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.Ominaislämpökapasiteetti (Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp) määritetään tyypillisesti DSC:llä vertailumittausmenetelmällä vertailumateriaalin kanssa (esim. DIN EN ISO 11357 mukaisesti).
Ensin DSC-laitteelle suoritetaan sopiva kalibrointi (yleensä lämpötilakalibrointi). Jokainen materiaalin ominaislämpökapasiteetin määritys sisältää kolme mittausta; perusviiva, safiirivertailunäyte ja itse näyte, ja se voidaan sitten laskea seuraavan yhtälön mukaisesti:
Kaikki mittaukset suoritetaan määritellyllä lämmitysnopeudella inertissä kaasuilmakehässä yhdenmukaisten olosuhteiden varmistamiseksi. Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.Ominaislämpökapasiteetti (Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp) määritetään määritetyllä lämpötila-alueella. Vakaat perusviivat ja mittausolosuhteiden hyvä toistettavuus ovat olennaisen tärkeitä.
Mittauksen aikana DSC-laite tallentaa lämpövirran lämpötilan funktiona. Ominaislämpökapasiteettia laskettaessa otetaan huomioon näytteen absorboiman lämpöenergian määrä verrattuna standardimateriaaliin. Näytteessä tapahtuvat Vaiheen siirtymätTermiä faasimuutos (tai faasimuutos) käytetään yleisimmin kuvaamaan siirtymiä kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen tilan välillä.faasimuutokset tai reaktiot voivat vaikuttaa arviointiin. Toisen asteen Vaiheen siirtymätTermiä faasimuutos (tai faasimuutos) käytetään yleisimmin kuvaamaan siirtymiä kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen tilan välillä.faasimuutokset, kuten lasimuutokset, on siksi otettava huomioon, kun taas ensimmäisen asteen Vaiheen siirtymätTermiä faasimuutos (tai faasimuutos) käytetään yleisimmin kuvaamaan siirtymiä kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen tilan välillä.faasimuutokset, kuten sulamisprosessit, on jätettävä pois.
Tuloksena saadaan näytteen lämpötilariippuvainen näennäinen* ominaislämpökapasiteetti, jota voidaan käyttää materiaalin karakterisoinnissa tai muissa termofysikaalisissa laskelmissa. Tarkat mittausolosuhteet esitetään taulukossa 1.
*Näennäinen ominaislämpökapasiteetti on termi termodynamiikassa, jota käytetään kuvaamaan sellaisten materiaalien lämpökäyttäytymistä, jotka käyvät läpi faasisiirtymiä (esim. Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulaminen, haihtuminen) lämmityksen tai jäähdytyksen aikana.
Taulukko 1: DSC-mittausparametrit
| Mittauspää | DSC 500:n DSC-Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cpPegasus® |
|---|---|
| Uuni | Rodium |
| Upokas | Pt/Rh upokas kannella (Al2O3-vuorella) |
| Näytteen termopari | Tyyppi S |
| Puhdistuskaasu | Ar (70 ml/min) |
| Lämpötilaohjelma |
|
| Näytteen massa | 140.952 mg |
| Kalibrointistandardi | Safiiri (83,265 mg) |
Tulokset ja keskustelu
Kuvassa 1 esitetään mittauskäyrä, joka kuvaa 1.4301 ruostumattoman teräksen lämpötilasta riippuvaa näennäistä ominaislämpökapasiteettia (Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp) huoneenlämpötilasta noin 1550 °C:een. Alussa ja lämmityksen aikana (noin 1200 °C:een asti) materiaali käyttäytyy odotetusti pitkälti vakaasti ja Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp-arvot kasvavat hieman. Mitatut arvot vaihtelevat noin välillä 0,49-0,66 J/(g-K). Cp-käyrän selvä nousu on havaittavissa noin 1400 °C:n lämpötilasta alkaen. Muuntuminen alkaa noin 1418 °C:ssa, ja voimakas EndoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on endoterminen, jos muuntumiseen tarvitaan lämpöä.endoterminen vaikutus havaitaan 1477,5 °C:ssa. Tämä jyrkkä piikki on tyypillinen ensimmäisen asteen faasimuutokselle ja osoittaa materiaalin sulamisprosessin. Sulamisreaktion alueella tarvitaan lisäenergiaa kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan siirtymiseen (latentti lämpö), mikä näkyy jyrkästi kohonneessa näennäisessä Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp-arvossa ja laajassa piikkirakenteessa. Sulamissiirtymän alueella Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp ei ole yksiselitteisesti määritelty faasisiirtymään liittyvän latentin lämmön vuoksi.
Huipun integrointi antaa noin 232 J/g:n siirtymäentalpiaksi, joka edustaa sulamisprosessin energeettistä allekirjoitusta. Transformaation päätepiste on noin 1482 °C:ssa, jolloin materiaali on täysin nestemäisessä tilassa.
Yhteenveto
Ominaislämpökapasiteetin määrittäminen antaa kattavaa termofysikaalista tietoa, joka on ratkaisevan tärkeää materiaalien karakterisoinnissa ja prosessien kehittämisessä. Keskeinen etu on se, että sillä saadaan selville koko lämpökäyttäytyminen erittäin laajalla lämpötila-alueella, mukaan lukien kiinteä tila, faasisiirtymät ja Sulamislämpötilat ja lämpöarvotAineen fuusioentalpia, joka tunnetaan myös latenttina lämpönä, on mitta, jolla mitataan energiapanosta, yleensä lämpöä, joka tarvitaan aineen muuttamiseksi kiinteästä olomuodosta nestemäiseksi. Aineen sulamispiste on lämpötila, jossa aine vaihtaa olomuotoaan kiinteästä olomuodosta (kiteinen) nestemäiseksi olomuodoksi (isotrooppinen sula).sulaminen. Tämä mahdollistaa johdonmukaisten tietokokonaisuuksien luomisen Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp:n, entalpian ja sulamisentalpian kaltaisille parametreille ilman tietopuutteita. Lisäksi mittaaminen sulamispisteeseen asti mahdollistaa faasisiirtymien, erityisesti sulamislämpötilan ja siihen liittyvän latentin lämmön, yksiselitteisen tunnistamisen ja kvantifioinnin. Tämä on erityisen tärkeää seosten, kuten ruostumattoman teräksen 1.4301, osalta. Nämä tiedot voidaan sisällyttää suoraan osoitteeseen Thermal Simulations (esim. valu tai korkean lämpötilan prosessit), mikä mahdollistaa lämmitys-, sulamis- ja jähmettymisprosessien realistisen mallintamisen.
DSC 500 Pegasus® mahdollistaa tarkat Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp-mittaukset laajalla lämpötila-alueella. Järjestelmän suuren herkkyyden ja vakaiden mittausolosuhteiden ansiosta materiaalien termofysikaaliset ominaisuudet voidaan määrittää luotettavasti myös vaativissa korkean lämpötilan sovelluksissa.