Inleiding
De Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit van een materiaal kan alleen worden bepaald met differential scanning calorimetrie in dynamische metingen. Een temperatuurgemoduleerde meting, waarbij het monster niet langer alleen wordt onderworpen aan een lineaire verwarmingssnelheid, maar ook aan sinusvormige temperatuurvariaties, biedt de mogelijkheid om de warmtecapaciteit van het monster te meten tijdens isotherme segmenten. In wat bekend staat als een "quasi-isotherme" gemoduleerde DSC-meting, wordt een sinusoïdaal variërend temperatuurprogramma toegepast op een proefstuk rond een onderliggende isotherme temperatuur (definitie uit ASTM E2716-09).
In het volgende werd de warmtecapaciteit van een saffiermonster onderzocht met de DSC 214 Polyma door middel van quasi-isotherme temperatuurgemoduleerde metingen bij verschillende temperaturen. De testen werden uitgevoerd op basis van methode B van ASTM E2716-09.
Testresultaten
De metingen werden uitgevoerd met Concavus® kroezen met doorboorde deksels. Als ijkmateriaal werd een saffierschijf van 49,88 mg gebruikt. Het monster had een massa van 50,41 mg.
Het temperatuurprogramma omvatte koelen en verwarmen met een gecontroleerde snelheid van 10 K/min tot de gewenste temperatuur. Tijdens het isotherme segment van 10 minuten bij deze specifieke temperatuur werden oscillaties met perioden van 100 s of met een amplitude van 1 K gebruikt voor modulatie, zoals aanbevolen in ASTM E2716-09. Deze procedure werd 11 keer herhaald tussen 0°C en 100°C met een verhoging van 10°C voor elke stap (d.w.z. isotherme temperaturen van 0°C, 10°C, etc., tot 100°C).
De warmtecapaciteitresultaten van het monster voor alle 11 quasiisotherme segmenten tussen 0°C en 100°C worden weergegeven in figuur 1.
De bepaalde resultaten voor de Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit van saffier werden vergeleken met de literatuurgegevens voor saffier (zie tabel 1).
De specifieke warmtewaarden bepaald met de DSC 214 Polyma komen zeer goed overeen met de literatuurwaarden (maximale fout: 1,82%).
Tabel 1: Vergelijking van de resultaten voor de Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit van saffier met literatuurgegevens
Temperatuur [°C] | Soortelijke warmte van saffier [J-g-1-K-1] | Soortelijke warmte gemeten met DSC 214 Polyma [J-g-1-K-1] | Verschil tussen literatuur en gemeten waarden [%] |
|---|---|---|---|
| 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 |