Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Цилиндры были изготовлены из меди и центрированы с помощью бакелитовых колец. Оба цилиндра составные; в них имелись полости объемом 41,3 и 49,3 см3, заполненные гелием, с помощью которого измерялась разность температур. Использование гелиевого газового термометра является интересной особенностью установки Юлира. Как отмечает автор [254], термометр устойчив к вибрациям, чувствителен и позволяет регистрировать малые разности температур, благодаря чему можно свести к минимуму конвективные токи. Ввиду малых перепадов температур в рассматриваемой установке не требовалось применять точные компенсирующие устройства или вносить существенные поправки в результаты опытов. Прибор был заключен в алюминиевый корпус и погружен в сосуд Дьюара, для охлаждения использован жидкий азот.
В работе [254] получены 22 опытные точки для азота, причем большая часть их относится к давлениям ^33,5 и —67 атм (л - 1 и 2). Данные представлены в таблице и на графике, на котором нанесены также точки, полученные интерполяцией данных Е. Боровика [224]. Результаты [224] при давлении 67 атм в интервале температур 126—146° К значительно ниже данных [254]; Юлир полагает, что причиной расхождения является завышенная поправка на конвекцию, определенная Е. Боровиком по методике, описанной выше. Максимальную погрешность своих опытных данных Юлир оценил равной 2,5%. Для околокритической области эта величина представляется нам заниженной, поскольку погрешность определения абсолютной температуры в опытах могла достигать 0,5 град.
Теплопроводность жидкого и газообразного азота и аргона исследовали также Цибланд и Бартон [255]; данные об азоте получены примерно в том же интервале температур (80,7—202,5° К), что и в работе Юлира, но в более широком интервале давлений (1 —134 атм). В работе [255] использована экспериментальная установка, созданная по методу коаксиальных цилиндров и подробно описанная авторами ранее [256]. Внутренний цилиндр изготовлен из серебра, длина его 100 мм и наружный диаметр 32,84 мм; внешний цилиндр выполнен из меди, внутренний диаметр его 33,33 мм. Центровка их осуществлялась с помощью шести стеклянных штифтов. По торцам внутреннего цилиндра расположены охранные нагреватели, имеющие тот же диаметр и длину 43 мм каждый. Постоянная установки определена при температуре 20° С, а для других температур пересчитывалась с помощью известных коэффициентов термического расширения материалов цилиндров; погрешность определения постоянной не превышала 0,5%. Разность температур между цилиндрами измерялась термопарами медь—константан и составляла в опытах с азотом 0,48—6,0 град. В работе [255] установка была снабжена системой автоматического регулирования температуры, что позволило поддерживать тем-
H зак. 1978
209
пературу измерительной камеры постоянной в течение длительного времени с погрешностью, не превышающей нескольких сотых градуса.
Чистота азота, исследованного Цибландом и Бартоном, составляла 99,5%. Для восьми изобар получено 86 опытных точек, из которых примерно треть относится к жидкой фазе; данные представлены в таблице и на графике. Значения коэффициента теплопроводности, включенные в таблицу, получены осреднением результатов нескольких измерений; каждый из результатов отличался от среднего значения не более чем на 1 %. В работе [255] проанализированы причины, вызывающие конвекцию; ее отсутствие проверялось измерением теплопроводности при неизменных температурах и давлениях и различных At9 при этом расхождения между данными не превышали ±1%. Благодаря малому перепаду температур конвекция практически не возникала даже на критической изотерме, и только при давлениях, близких к рКр, в интервале температур ±3 град от критической нельзя было выполнить надежные измерения. Авторы [255] полагают, что в их установке конвекция могла появиться при температурах, превышающих критическую на 5—15 град в интервале приведенных давлений л = I — 2; при более высоких давлениях она не возникала.
Сравнительно недавно И. Ф. Голубев и М. В. Кальсина [251 ] измерили теплопроводность жидкого и газообразного азота в интервале температур —195,6-^- + 20,6° С и давлений от 1 до 485—600 атм методом регулярного теплового режима. Бикалориметр И. Ф. Голубева, конструкция которого описана в статье [250], имеет цилиндрическую форму. Внутренний и внешний цилиндры изготовлены из меди, а их поверхности, ограничивающие слой исследуемого вещества, полированы и никелированы. Внутренний цилиндр диаметром 12 мм состоял из средней (измерительной) части длиной 140 мм и двух торцовых компенсационных цилиндров длиной по 50 мм. Толщина слоя исследуемого вещества в опытах с азотом составляла 0,3 мм. По оси внутреннего цилиндра размещен нихромовый электронагреватель. Температура внешнего цилиндра измерялась платиновым термометром сопротивления с погрешностью 0,1 град, а разность температур цилиндров — трехспайной дифференциальной термопарой медь—константан. Давление измерялось образцовыми манометрами класса 0,2. Для проведения опытов при температурах ниже комнатной бикалориметр помещался в криостат. Азот, исследованный в работе [251 ], содержал в качестве примесей только 0,005% кислорода.
