第02講 貯熱相變材料熱物性的測定方法課件

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1、第二章貯熱相變材料的熱物性和工作性能第一部分焦冬生熱科學(xué)和能源工程系1提綱貯熱相變材料熱物性理論預(yù)測相變潛熱改善相變材料的熱物性2一、貯熱相變材料的熱物性及測定方法相變材料的熱物性相變溫度、相變潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度、膨脹系數(shù)溫度測量熱量測量一般卡計法；熱分析法差熱分析法(DifferentialThermalAnalysis,DTA)；差示掃描量熱法(DifferentialScanningCalorimetry,DSC)3溫度測量理論熱力學(xué)第零定律如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個都和第三個熱力

2、學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡，那么，它們彼此也必定處于熱平衡。這個結(jié)論叫做熱力學(xué)第零定律。熱力學(xué)第零定律為建立溫度概念提供了實驗基礎(chǔ)。這個定律反映出,處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)都具有一個共同的宏觀特征，這個特征就是由這些互為熱平衡系統(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù)。這個狀態(tài)函數(shù)被定義為溫度。定義是定性的。只能判斷兩系統(tǒng)的溫度相等或不等，只是標(biāo)定而非測量。通常物理量測量都是用標(biāo)準(zhǔn)單位的整數(shù)或小數(shù)表示。4溫度測量理論熱力學(xué)第二定律熱量總是自發(fā)地從高溫物體(系統(tǒng))傳到低溫物體。功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但

3、任何熱機(jī)不能全部地、連續(xù)不斷地把所獲得的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣?。第二定律卻從熱量自發(fā)流動的方向判別出物體溫度的高低。5溫度測量理論卡諾定理在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩撮g工作的一切可逆熱機(jī)其效率都相等，而與工作物質(zhì)無關(guān)。在相同高溫?zé)嵩磁c相同低溫?zé)嵩撮g工作的一切熱機(jī)中，不可逆熱機(jī)的效率都不可能大于可逆熱機(jī)的效率。6溫度測量理論熱機(jī)效率：開爾文提出建立一種不依賴于任何測溫物質(zhì)的溫標(biāo)。并規(guī)定：稱為熱力學(xué)溫標(biāo)定義水的三相點(diǎn)溫度(熱力學(xué)溫標(biāo))θtr=273.16K由卡諾定理可以得到熱力學(xué)溫標(biāo)后，溫度才有“比”意義上

4、的測量.7溫度測量理論理想氣體狀態(tài)方程測量成為可能8溫度測量理論溫標(biāo)：選擇某種物質(zhì)的某一隨溫度變化的狀態(tài)參量來標(biāo)志溫度；規(guī)定溫度與測量參量之間的函數(shù)關(guān)系；選擇并規(guī)定溫度值。普通溫度計：水銀溫度計熱電偶溫度計：康銅－銅電阻溫度計：Pt100，半導(dǎo)體，熱敏電阻氣體溫度計：定容、定壓光學(xué)溫度計：高溫9溫度測量理論熱力學(xué)第三定律當(dāng)溫度趨向于絕對零度時，系統(tǒng)的熵趨向于一個固定的數(shù)值，而和其他性質(zhì)如壓強(qiáng)等無關(guān)。這一結(jié)論又叫做能斯脫熱定理。不可能用有限的手續(xù)使系統(tǒng)冷卻到絕對零度。這個結(jié)論叫做絕對零度不可到達(dá)原理

5、。10國際溫標(biāo)(ITS-90)的固定點(diǎn)物質(zhì)a平衡態(tài)b溫度T90/K物質(zhì)a平衡態(tài)b溫度T90/KHeVP3～5Ga*MP302.9146e-H2TP13.8033In*FP429.7485e-H2VP(CVGT)～17SnFP505.078e-H2VP(CVGT)～20ZnFP692.677Ne*TP24.5561Al*FP933.473O2TP54.3358AgFP1234.94ArTP83.8058AuFP1337.33HgTP234.3156Cu*FP1357.77H2OTP273.16a.e

6、-H2指平衡氫，即正氫和仲氫的平衡分布，在室溫下正常氫含75%正氫、25%仲氫；*第二類固定點(diǎn)b.VP-蒸汽壓點(diǎn)；CVGT-等容氣體溫度計點(diǎn)；TP-三相點(diǎn)(固、液和蒸汽三相共存的平衡度)；FP-凝固點(diǎn)和MP-熔點(diǎn)(在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101325Pa下，固、液兩相共存的平衡溫度)，同位素組成為自然組成狀態(tài)。11氣體溫度計氣體溫度計的原理是基于PV/T=常數(shù)，分為定容氣體溫度計和定壓氣體溫度計。定容氣體溫度計是氣體的體積保持不變，壓強(qiáng)隨溫度改變。定壓氣體溫度計是氣體的壓強(qiáng)保持不變，體積隨溫度改變。定壓氣

7、體溫度計精度高，測量范圍大（-260℃~160℃），性能穩(wěn)定，可用作溫度標(biāo)準(zhǔn)器。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作，使用和修正麻煩。故除在高溫范圍外，實際工作中一般者使用定容氣體溫度計。12玻璃液體溫度計水銀溫度計（-200℃-600℃）、水銀溫度計（石英：-35℃-500℃；加壓：-35℃-600℃）、灑精溫度計（-80℃-80℃）。工作原理基于液體在玻璃外殼中的熱膨脹作用。當(dāng)儲存液泡的溫度發(fā)生變化時玻璃管內(nèi)液柱隨之長高或降低，通過溫度標(biāo)尺測溫。感溫介質(zhì)有汞、酒精、戊烷等，使用戊烷測溫低至-200℃。結(jié)構(gòu)簡單，使

8、用方便，價格便宜，廣泛用于工農(nóng)業(yè)、科研、教學(xué)、生活中，但易碎、不能記錄。13熱電偶溫度計簡介熱電偶14在1821年德國醫(yī)生塞貝克在實驗中發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)以來，經(jīng)珀爾帖、湯姆遜以及開爾文等科學(xué)家的大量研究，熱電效應(yīng)理論得到了不斷的發(fā)展，并日趨完善。塞貝克通過實驗發(fā)現(xiàn)一對異質(zhì)金屬A、B組成的閉合回路中，如果對接點(diǎn)a加熱，那么，a,b兩接點(diǎn)的溫度就會不同，溫度不同，就會有電流產(chǎn)生，使得接在電路中的電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象現(xiàn)今稱為溫差電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)，相應(yīng)的電勢稱為溫差熱電勢或塞貝克電勢，它