Giriş
Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) sadece faz dönüşüm sıcaklıklarının belirlenmesine değil, aynı zamanda dönüşüm entalpilerinin ölçülmesine de olanak sağlar. Numuneler genellikle atmosferik basınç altında sabit bir boşaltma gazı akışı altında delikli bir kapağı olan alüminyum potalarda analiz edilir. Ölçüm hücresinin bir otoklav içine yerleştirildiği modifiye cihazlarla (basınçlı DSC olarak adlandırılır), 5 kPa ile 15 MPa arasındaki bir basınç aralığında ölçümler de mümkündür [1]. Bu uygulama notunda, sıvılar bu basınç aralığındaki BuharlaşmaBir elementin veya bileşiğin buharlaşması, sıvı fazdan buhara bir faz geçişidir. İki tür buharlaşma vardır: buharlaşma ve kaynama.buharlaşma davranışları açısından analiz edilmektedir.
Sıvıların kaynama sıcaklığına ulaşmadan önce buharlaşması ve kaynama sırasında sıvı ve gaz arasındaki denge, reaksiyon ve sonraki değerlendirme üzerinde olumsuz etkiye sahip olabilecek kritik parametreler olduğundan, bu ölçümler için özel potalar kullanılmıştır. Çapı 50 μm olan small tanımlı bir deliğe sahip bu soğuk kaynaklı alüminyum krozeler ile iyi bir deneyim elde edilmiştir.
Antoine denklemi, saf bir maddenin doygunluk buhar basıncı ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi tanımlar:
burada P bar cinsinden basınç, T K cinsinden sıcaklık ve A, B ve C değişkenleri bileşene özgü sabitlerdir. Ancak bunlar, bir maddenin kaynama noktası eğrisinin tüm sürecini tanımlamak için kullanılamaz. Bu nedenle, üçlü noktadan kritik noktaya kadar olan aralık için çeşitli parametre setleri vardır.
Aşağıdaki tabloda, kullanılan literatür verilerinin geçerlilik aralığı için incelenen sıvılar su, siklohekzan, etil asetat ve izopropanol özetlenmektedir:
Tablo 1: Antoine denkleminin sıcaklık aralığı ve katsayıları [3, 4, 5]
| Madde | Sıcaklık Aralığı [K] | Sıcaklık Aralığı [°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 |
Sonuçlar
Su
Atmosferik basıncın üzerindeki basınç aralığı için damıtılmış su üzerindeki sonuçlar şekil 1'de gösterilmiştir (basınç kesikli çizgilerle gösterilmiştir); şekil 2, 45 mbar ile 236 mbar arasındaki basınç aralığını göstermektedir. Şekil 3, [2]'deki (ASTM E782) literatür verilerinin belirlenen tüm ölçüm değerleriyle iyi uyumunu göstermektedir.
Siklohekzan
20°C ile 300°C arasındaki sıcaklık aralığında siklohekzan için elde edilen sonuçlar (şekil 4) hem kaynama hem de erimeyi içermektedir. Bu, şekil 5'te sunulan faz diyagramının bölümüyle sonuçlanır. Şekil 6 literatür ile karşılaştırmayı göstermektedir [3].
Etil Asetat
Etil asetat için sonuçlar şekil 7 ve 8'de gösterilmiştir. Ancak literatür değerleri, [4]'teki Antoine denkleminin geçerlilik aralığı 15°C ile 75°C arasındaki aralıkla sınırlı olduğundan (288 K ile 348 K, 0,00347 ile 0,00287 arasındaki karşılıklı sıcaklık değerlerine karşılık gelir) ekstrapole edilmiş değerlerdir.
İzopropanol
Şekil 9 ve 10, izopropanol için ölçüm sonuçlarını ve literatür değerlerinin [5] karşılaştırmasını göstermektedir.
Özet
Diferansiyel Tarama Kalorimetrisi (DSC) - ölçüm hücresi içinde basınç değişimleri olasılığı ile birlikte - faz dönüşümlerinin basınca bağımlılığının araştırılmasına izin verir. İncelenen maddeler olan su, siklohekzan, etil asetat ve izopropanolün sıvı-gaz geçişi için elde edilen sonuçlar literatürle çok iyi bir uyum içindedir.