比熱容測試儀驗證方案

1、BRR比熱容測試儀測試比熱容方法驗證編制： 日期： 審批： 日期：江蘇中設(shè)集團試驗檢測中心有限公司用BRR比熱容測試儀測試比熱容方法驗證確認一、概述BRR比熱容測試儀采用冷卻混合法。因土樣的不均質(zhì)特性，在取樣的量上充分考慮了土樣的代表性。在土樣中心插入熱電偶，可準確測量土樣熱量傳遞過程，與水溫熱電偶數(shù)值比較，能判斷熱量傳遞后達到溫度平衡狀態(tài)。本裝置采用了高精度的測溫熱電偶和測溫儀表，保證了測量的準確性。二、驗證目的為確認BRR比熱容測試儀測試土樣樣品比熱容結(jié)果的可靠性。三、驗證依據(jù)1、比熱容測試方法Q/JZJC02-20112、BRR比熱容測試儀使用說明書四、驗證方法(1)樣品選取選取試樣(土

2、樣編號G1-10)(2）試驗用配套設(shè)備高精度恒溫箱。 銅質(zhì)試樣筒。 保溫桶。 插入式測溫熱電偶。 高精度測溫儀表。稱重設(shè)備（電子天平1000g/0.1g）。(3）標準樣品的選取選取純水為標準試樣，純水的比熱容為4.2103J(kg)(4）土樣樣品的測試 將土樣裝入試樣筒內(nèi)，稱重，計算試樣重量（試樣重量=總重-試樣筒重量）。 將裝好樣的試樣筒放入恒溫箱（或恒溫水槽）中加溫，當土樣中溫度與恒溫箱溫度相等時，認為土樣溫度均勻。此時的溫度為土樣溫度（土樣下落時的初溫）。 保溫桶中裝入一定重量的純水，測溫熱電偶讀出水的溫度（保溫桶水的初溫）。 快速從恒溫箱中把土樣倒入保溫桶的水中。 搖動保溫桶，記錄水和

3、土樣混合物溫度，當溫度不變化時，混合物溫度是水的計算終溫。 （5）計算公式 C=4.2G1(T3-T2)/ G2(T1-T3) C=4.2 式中：4.2純水在t3到t2溫度范圍內(nèi)的平均比熱容(J/kg.K); T1土樣下落時的初溫（）; T2保溫桶中水的初溫（）; T3保溫桶中水的計算終溫（）; G1水重量（g）; G2土樣重量（g）;(T3-T2)為水溫上升值; (T1-T3)為土樣品溫度下降值。 五、測試結(jié)果不確定度分析（1）測試原理根據(jù)牛頓冷卻定律用冷卻法測定物質(zhì)的比熱容是熱學(xué)中常用的方法之一。本測試方法以純水為標準樣品，而測定土樣、水的比熱容為 4.2kJ/(kg)，將加熱的土樣（溫度

4、及熱電偶測量）放入水中，水放入恒溫保溫瓶中。水隨著加熱的土樣而溫度升高，熱電偶數(shù)字顯示水的溫度，熱電偶的冷端放入冰塊中，熱電偶測溫技術(shù)是當前生產(chǎn)實際中常用的測試方法，它比一般的溫度計測溫方法有著測量范圍廣，測量值精度高，可以自動補償熱電偶的非線性因素等優(yōu)點。單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高或降低1K（或1）所需的或失放熱量稱為該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。將質(zhì)量為M1的土樣加熱后，放到較低溫度的介質(zhì)（例如水）中，樣品將會逐漸冷卻。其單位時間的熱量損失（Q/t）與溫度下降的速率成正比，于是得到下述關(guān)系式： （1）式（1）中C1為該土樣樣品在溫度1時的比熱容，為土樣樣品在1的溫度下降速率。單位質(zhì)量的

5、水，其溫度升高1K（或1）所需的熱量稱為該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。將質(zhì)量為M1的加熱土樣樣品，放到較低溫度的介質(zhì)水中，樣品將會逐漸冷卻。水的溫度上升，其單位時間的得到熱量（Q/t）與溫度上升的速率成正比，于是得到下述關(guān)系式： （2）式（2）中C2為土樣品在溫度2時的比熱容，為土樣品在2的溫度上升速率，當在水中的溫度穩(wěn)定后，水與土樣處于同一溫度 （3）已知純水的比熱容C2為4.2kJ/(kg、質(zhì)量M2；待測土樣樣品的質(zhì)量M1及兩樣品在溫度時冷卻速率之比，就可以求出待測的土樣的比熱容C1。土樣的比熱容可從下式得到: C1=4.2(M2T2)/(M1T1)式中T2 為水溫上升值; T1為土樣

6、樣品溫度下降值。（2）誤差分析根據(jù)C=4.2 式中：4.2純水在t3到t2溫度范圍內(nèi)的平均比熱容(J/kg.K); T1土樣下落時的初溫（）; T2保溫桶中水的初溫（）; T3保溫桶中水的計算終溫（）; G1純水質(zhì)量（g）; G2土樣質(zhì)量（g）;樣品比熱容C 的誤差由以下因素有關(guān):1)常量(4.2kJ/(kg)的誤差:誤差為0.05 kJ/(kg;2)土樣下落時的初溫測量誤差T1:誤差為0.2;3)保溫桶中水的初溫測量誤差T2:誤差為0.2;4)保溫桶中水的計算終溫測量誤差T3:誤差為0.2;5)水質(zhì)量稱重誤差G1:誤差為0.2g;6)土樣質(zhì)量稱重誤差G2:誤差為0.2g。根據(jù)以上分析，可得到不確定度的計算公式為：在這試驗中1)土樣下落時的初溫T1為50.003)保溫桶中水的初溫T2為18.904)保溫桶中水的終溫T3為23.895)純水質(zhì)量稱重G1為368.50g6)土樣質(zhì)量稱重G2為159.90gC=4.2368.50(23.89-18.90)/(159.90(50-23.89)=1.858 kJ/(kg=0.045C=0.0451.858=0.08