Introduzione
La determinazione della Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica (Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp) dell'acciaio inossidabile 1.4301 è fondamentale per comprendere il suo comportamento termico in condizioni operative reali. Questi dati fondamentali sul materiale sono essenziali per la progettazione e l'ottimizzazione dei processi termici nell'industria. Le aree di applicazione tipiche includono l'ingegneria degli impianti e dei processi, nonché l'industria alimentare e chimica, dove l'acciaio inossidabile è spesso utilizzato come materiale strutturale. La conoscenza della precisa capacità di accumulo del calore è particolarmente importante nelle applicazioni che prevedono carichi termici ciclici o transitori. Ciò consente di realizzare un sito Thermal Simulations più realistico e di migliorare la sicurezza operativa e l'efficienza dei componenti.
DSC-cp, Determinazione
La Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica (Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp) viene tipicamente determinata con il DSC mediante un metodo di misurazione comparativa con un materiale di riferimento (ad esempio, in conformità alla norma DIN EN ISO 11357).
In primo luogo, viene eseguita un'adeguata calibrazione del DSC (di solito la calibrazione della temperatura). Ogni determinazione della Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica di un materiale comprende tre misurazioni: la linea di base, un campione di riferimento in zaffiro e il campione stesso e può essere calcolata secondo la seguente equazione:
Tutte le misure vengono eseguite a una velocità di riscaldamento definita in un'atmosfera di gas inerte per garantire condizioni coerenti. La Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica (Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp) viene determinata entro un intervallo di temperatura definito. Sono essenziali linee di base stabili e un'elevata riproducibilità delle condizioni di misura.
Durante la misurazione, il DSC registra il flusso di calore in funzione della temperatura. Nel calcolare la Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica, si tiene conto della quantità di energia termica assorbita dal campione rispetto al materiale standard. Le Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso.transizioni di fase o le reazioni all'interno del campione possono influenzare la valutazione. Le Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso.transizioni di fase del secondo ordine, come le transizioni vetrose, devono quindi essere prese in considerazione, mentre le Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso.transizioni di fase del primo ordine, come i processi di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione, devono essere escluse.
Il risultato fornisce la Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica apparente* del campione in funzione della temperatura, che può essere utilizzata per la caratterizzazione del materiale o per ulteriori calcoli termofisici. Le condizioni esatte di misurazione sono riportate nella tabella 1.
*La Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica apparente è un termine della termodinamica, utilizzato per descrivere il comportamento termico dei materiali che subiscono Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso.transizioni di fase (ad esempio, Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione, evaporazione) durante il riscaldamento o il raffreddamento.
Tabella 1: Parametri di misura DSC
| Testa di misura | DSC-Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp del DSC 500 Pegasus® |
|---|---|
| Forno | Rodio |
| Crogiolo | Crogiolo di Pt/Rh con coperchio (con Al2O3-Liner) |
| Termocoppia campione | Tipo S |
| Gas di lavaggio | Ar (70 ml/min) |
| Programma di temperatura |
|
| Massa del campione | 140.952 mg |
| Standard di calibrazione | Zaffiro (83,265 mg) |
Risultati e discussione
La Figura 1 mostra la curva di misura che illustra la Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica apparente (Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp) in funzione della temperatura dell'acciaio inossidabile 1.4301 nell'intervallo compreso tra la temperatura ambiente e circa 1550°C. All'inizio e durante il riscaldamento (fino a circa 1200°C), il materiale mostra, come previsto, un comportamento ampiamente stabile con un leggero aumento dei valori di Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp. I valori misurati vanno da circa 0,49 a 0,66 J/(g-K). A partire da circa 1400°C si osserva un netto aumento della curva di Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp. La trasformazione inizia a circa 1418°C, mentre a 1477,5°C si osserva un pronunciato effetto EndotermicoUna transizione campionaria o una reazione è endotermica se per la conversione è necessario il calore.endotermico. Questo picco netto è tipico di una Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso. transizione di fase del primo ordine e indica il processo di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione del materiale. Nella regione della reazione di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione, per la trasformazione dallo stato solido a quello liquido è necessaria un'energia aggiuntiva (calore latente), che si riflette nel forte aumento del valore di Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp apparente e nell'ampia struttura del picco. Nell'intervallo di una transizione di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione, Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp non è definito in modo univoco a causa del calore latente associato alla Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso. transizione di fase.
L'integrazione del picco produce un'entalpia di trasformazione di circa 232 J/g, che rappresenta la firma energetica del processo di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione. Il punto finale della trasformazione è a circa 1482°C, quando il materiale è completamente allo stato liquido.
Sintesi
La determinazione della Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione. capacità termica specifica fornisce informazioni termofisiche complete, fondamentali per la caratterizzazione dei materiali e lo sviluppo dei processi. Un vantaggio fondamentale è che cattura il comportamento termico completo in un intervallo di temperature estremamente ampio, che comprende lo stato solido, le Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso.transizioni di fase e la Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione. Ciò consente di creare serie di dati coerenti per parametri quali Capacità termica specifica (cp)La capacità termica è una grandezza fisica specifica del materiale, determinata dalla quantità di calore fornita al campione, divisa per l'aumento di temperatura risultante. La capacità termica specifica è correlata all'unità di massa del campione.cp, entalpia ed entalpia di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione, senza lacune nei dati. Inoltre, la misurazione fino al Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione consente di identificare e quantificare senza ambiguità le Transizioni di faseIl termine transizione di fase (o cambiamento di fase) è più comunemente usato per descrivere le transizioni tra gli stati solido, liquido e gassoso.transizioni di fase, in particolare la Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione e il calore latente associato. Questo è particolarmente importante per leghe come l'acciaio inossidabile 1.4301. Questi dati possono essere incorporati direttamente nel sito Thermal Simulations (ad esempio, processi di Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione o ad alta temperatura), consentendo una modellazione realistica dei processi di riscaldamento, Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione e solidificazione.
Il DSC 500 Pegasus® consente di effettuare misure precise di cp in un ampio intervallo di temperatura. Grazie all'elevata sensibilità del sistema e alla stabilità delle condizioni di misura, è possibile determinare in modo affidabile le proprietà termofisiche dei materiali, anche in applicazioni impegnative ad alta temperatura.