Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Различают истинную теплоемкость вещества, определяющуюся уравнением
_ dJl ср ~ dt '
где dQ — тепло, поглощенное или отданное телом при изменении его температуры на dt, и характеризующую абсолютные значения его свойств при данной температуре, и среднюю теплоемкость
т~~ t-t0'
дающую тепловые изменения тела по отношению к некоторой произвольно выбранной исходной температуре t0. В то время как для практических вычислений наиболее удобным бывает пользоваться средней теплоемкостью, для вопросов теоретического характера, связанных с изучением тех или иных изменений в состоянии тела, главную роль играет истинная теплоемкость.
Большинство экспериментальных работ, посвященных измерению теплоемкости кварцевого стекла, дает значения средней темплоемко-сти, обычно по отношению к 0°. Лишь опыты Nernst*8 и Simon*6, относящиеся к области низких температур, позволяют непосредственно судить о температурной зависимости истинной теплоемкости кварцевого стекла в интервале от 7=20° абс до Г=100° абс. Для прочих температур значение истинной теплоемкости приходится определять
6* , 83
у ¦
из опытных кривых средней теплоемкости либо графически, либо подбирая для этих кривых соответствующую интерполяционную формулу и проводя дальнейшие вычисления вполне аналогично тому, что мы имели в случае перехода от среднего коэфициента расширения к истинному (стр. 75).
Переходя к обзору численного материала, начнем с температурной области от 0 до 100°. Мы имеем здесь весьма большое количество работ, о€щая сводка которых дана в табл. 29. •
ТАБЛИЦА 29
Сводка работ по определению средней теплоемкости кварцевого стекла в интервале 0—100°
Автор Автор
184,7 185,4 187,2 182,6 185,1 Bornemann и Hengstenberg ^ (1920)...... Wietzel М4 (1921)....... 199,5 184,7 188,3 185,2
. 187,0
В области высоких температур средняя теплоемкость кварцевого стекла измерялась в интервале от г=100° до г=1 700°. Табл. 30 дает сводку полученных различными авторами результатов.
ТАБЛИЦА 30
Средняя теплоемкость кварцевого стекла ь интервале 100—1200° по данным White
и Wietze 1
Температура Средняя теплоемкость 10s-г Температура Средняя теплоемкость Ю3-ст
White Wietze! White Wietze 1
1919 1921 1919 1921
100 184,6 185,2 600 253,6
200 — 200,8 700 242,3 —
250 — 217,2 800 — 259,3
300 212,4 — 900 251,2 —
400 — 232,7 1000 — 263,7
500 230,3 — 1200 — 270,2
575 - 251,3
При- низких температурах весьма детальные исследования произвели №гпзг (і911)и8ітоп (1922), которые дошли до температуры 20° абс. В отличие от других случаев, мы имеем здесь измерение истинной теплоемкости. Результаты этих работ представлены на рис. 37.
В заключение приведем наиболее вероятные цифры для истинной теплоемости кристаллических модификаций кремнезема и кварцевого стекла по Боэтап (табл. 31 и рис. 38).
84
ТАБЛИЦА 3f
Истинная теплоемкость некоторых модификаций кремнезема и кварцевого стекла
Температур; в 0 С Значения Ср-103 в гікал (20-градусных) Температура в ° С Значения ср.Ю3 в г) кал (20-градусных)
Кварц Кристо-балит* Кварцевое стекло Кзарц Кристо-балит* Кварцевое стекло
— 255 4,8 400 270,0 ' 261 260
— 250 5,4 6,8 7,7 450 278,0 266 266
— 243 9,4 11,2 12,7 500 291,0 271 270
— 233 16,0 18,2 19,8 550 316,0 275 273
— 223 23,5 25,4 26,7 573 340 _ _
— 20Э 41,0 44 43,4 600 270,9 278 275,
— 150 77,4 81 79,5 700 274,0 284 281
— 100 111,2 115 112,8 800 276,7 289 286
- 50 141,2 145 142,2 900 279,3 292 289-
0 166,4 170 165,7 1000 281,7 293 292
50 187,0 189 185 1 100 - 283,8 294 294
100 204,3 211 201 1200 285,5 296 303.
150 219,4 231 215 1300 287,5 299 316
200 232,7 262 227 1400 290,0 301 328
250 244,4 247 236 1 500 303 339
300 254,3. 251 245 1600 304 346
350 ' 262,7 256 251 1700 304 352
* Изготовлен при 1 100°
9
Теплопроводность
Теплопроводность кварцевого стекла приближается по своей величине к теплопроводности обыкновенного стекла и значительно меньше теплопроводности кристаллического кварца. Измерения теплопроводности кварцевого стекла производились Eucken 105 в 1911 г., Barrat 106 в 1914г. и Кауе и Higgins 107 в 1926 г. Данные этих авторов, а также сравнительные цифры теплопроводности кристаллического кварца (по опытам Eucken, Tuchsch-mid l08, Griffiths и Кауе l09, Barrat, Кауе и Higgins) приведены на рис. 39. Мы видим, что данные различных авторов, касающиеся кристаллического кварца, лучше ложатся на одной кривой, чем данные, -полученные для кварцевого стекла. Как и в других случаях, отклонения отдельных наблюдений следует повидимому объяснить не случайными ошибками эксперимента, но действительным различием свойств испытуемых образцов, обязанным своим происхождением неодинаковым условиям
-250 -230 -2ю -190 -17р
Температура
Рис. 37. Истинная теплоемкость кварцевого стекла при низких температурах.
«х изготовления. Если данные опытов Eucken, Кауе и Higgins с достаточной степенью точности можно описать одной кривой, то цифры, полученные Barrat, выпадают из этой зависимости.
----- Иеари
----Кристабалит
"' Идарцевое стекло
