Inleiding
Differential Scanning Calorimetry (DSC) maakt niet alleen de bepaling van fasetransformatietemperaturen mogelijk, maar ook de kwantificering van transformatieenthalpie. De monsters worden over het algemeen geanalyseerd in aluminium smeltkroezen met een doorboord deksel onder atmosferische druk in een constante spoelgasstroom. Met aangepaste instrumenten - waarbij de meetcel in een autoclaaf is geplaatst (een zogenaamde druk-DSC) - zijn bovendien metingen mogelijk in een drukbereik tussen 5 kPa en 15 MPa [1]. In deze toepassingsnotitie worden vloeistoffen geanalyseerd op hun verdampingsgedrag in dit drukbereik.
Omdat de VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van vloeistoffen voordat ze de kooktemperatuur bereiken en het evenwicht tussen vloeistof en gas tijdens het koken kritische parameters zijn, die de reactie en de latere evaluatie negatief kunnen beïnvloeden, werden speciale kroezen gebruikt voor deze metingen. Er werd goede ervaring opgedaan met deze koudgelaste aluminium kroezen met een small gedefinieerd gat met een diameter van 50 μm.
De vergelijking van Antoine beschrijft het verband tussen de verzadigingsdampdruk van een zuivere stof en de temperatuur:
waarbij P de druk in bar is, T de temperatuur in K en de variabelen A, B en C componentspecifieke constanten zijn. Deze kunnen echter niet worden gebruikt om het hele proces van de kookpuntcurve van een stof te beschrijven. Daarom zijn er verschillende parametersets voor het bereik van het tripelpunt tot het kritieke punt.
De volgende tabel geeft een overzicht van de onderzochte vloeistoffen water, cyclohexaan, ethylacetaat en isopropanol voor het geldigheidsbereik van de gebruikte literatuurgegevens:
Tabel 1: Temperatuurbereik en coëfficiënten van de vergelijking van Antoine [3, 4, 5]
| Stof | Temperatuurbereik [K] | Temperatuurbereik [°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 |
Resultaten
Water
De resultaten op gedestilleerd water voor het drukbereik boven de atmosferische druk staan in figuur 1 (druk aangegeven met stippellijnen); figuur 2 toont het drukbereik tussen 45 mbar en 236 mbar. Figuur 3 toont de goede overeenkomst van de literatuurgegevens uit [2] (ASTM E782) met alle vastgestelde meetwaarden.
Cyclohexaan
De resultaten voor cyclohexaan in het temperatuurbereik tussen -20°C en 300°C (figuur 4) omvatten zowel koken als Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten. Dit resulteert in het segment van het fasendiagram in figuur 5. Figuur 6 toont de vergelijking met de literatuur [3].
Ethylacetaat
De resultaten voor ethylacetaat worden getoond in figuur 7 en 8. De literatuurwaarden zijn echter geëxtrapoleerde waarden omdat het geldigheidsbereik van de Antoine-vergelijking uit [4] beperkt is tot het interval tussen 15°C en 75°C (288 K tot 348 K, wat overeenkomt met de reciproke temperatuurwaarden van 0,00347 tot 0,00287).
Isopropanol
Figuren 9 en 10 tonen de meetresultaten en de vergelijking met literatuurwaarden [5] voor isopropanol.
Samenvatting
Differential Scanning Calorimetry (DSC) - gecombineerd met de mogelijkheid van drukvariaties binnen de meetcel - maakt het mogelijk om de drukafhankelijkheid van fasetransformaties te onderzoeken. De resultaten voor de vloeistof-gasovergang van de onderzochte stoffen, water, cyclohexaan, ethylacetaat en isopropanol, komen zeer goed overeen met de literatuur.