Актуальные проблемы современной науки (стр. 5 )

 

Рис. 1. Политермическое сечение ДТА KNO3.

На рис. 1, 2, 3, 4 представлены сечения линий ДТА (они размещены относительно температур при которых были выдержаны предварительно) выходящие из плоскости рисунка, поэтому показаны точки не соединенные между собой. Политермическое сечение рис.1 означает, что плоскость сечения наклонена и не паралельна плоскости листа. Пересекает линии ДТА в каждой точке соответствует температурам указанных на горизонтальной оси от 140 до 200ºС. Изотермическое сечение паралельно плоскости листа пересекает линии ДТА по одной из указанных температур (140, 165, 175ºС) и расположены относительно температур изо выдержки.

Политермическое сечение удобнее, оно охватывает больший участок линий, построено выборкой из таблицы данных ДТА: температура термообработки → точка ТºС → ΔТºС, или в обозначениях воздействие-отклик ↓Т,↑Т. На рис.1 и далее представлены результаты ДТА сканирования KNO3, нагрев – красные шарики, охлаждение – черные треугольники. Температуры в промежутках +5ºС.

При рассмотрении горизонтали учитывается, что это температуры обработки и добавлять 0,3°С. Вертикальная стрелка – 171,5°С условно разделяет состояния слева холодное справа горячее. Анализ акцентирует, наинизшие холодные точки слева и наинизшие-наивысшие справа, горячие нагрева и охлаждения, т. е. они есть. Утверждать, какие из этих точек относятся к фазовым превращениям, а какие – к стационарным, нельзя, для этого требуются рассмотреть другие сечения (ТДО). Вывод по рис. 1 не вызывет сомнения в области 170ºС есть скачек, и это относится к участку ДТА где он строго горизонтален, никакого эффекта приращения температур не зарегестрировано. При низких и более высоких температурах (чем 170ºС) они или есть или виден наклон.

Следующее нейтральное сечение вблизи нулевой линии 140,3°С. Изотемпературное сечение рис.2 отличается, точки отсутствуют только вблизи вертикальной стрелки, в остальном сечения рис.1 и рис.2 подобны. И для низкотемпературной и высокотемпературной ветвей особых изменений нет. Это факт подчеткивает особенность области 170ºС, если соединить красные кружки линие она пересекает нулевую линию в области 170ºС. Проверить действительно ли появлются точки скачков вблизи 170ºС требуются дополнительные изотемпературные сечения для 165.3°С и 175,3°С.

Рис. 2. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 140,3°С.

На рис.3 и рис.4 даны такие изотемпературные сечения. Холодные минимумы исчезли, а граница перехода осталась, хотя сечение 175,3°С уже относится к горячей части структуры, но оно вблизи границы и это вполне вероятно конечных размеров слой с температурой точности представления ± 5 ºС. Следует также обратить внимание на изменения холодной части. Всё выровнялось, точки плотно расположились вдоль нулевой линии. В горячей части выравнивание так же возможно, если перейти в следующий интервал, для которого нынешний будет холодным [7,8]. Ветвь охлажения (черные треугольники) пересекает вертикаль 170ºС ортогонально и в этом отношении является стабилизирующим фактором значений ДТА. Феномен скачка по ТТмА в таких сучаях наблюдается при смене координат, например при рассмотрении скоростей нагрева или реакций.

Рис. 3. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 165,3°С.

Рис.4. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 175,3°С.

Таким образом можно заключить. К тепловое прошлое образцов имеет весьма существенное влияние на координаты точек ДТА, его обязательно следует учитывать при калибровке. Стационарные температуры в данном случае 171,5 могут служть критерием несмещенности ТДО и рекомендуются в качестве системы отсчета при калибровке приборов для повышения точности расчетов проетирования материалоа [9].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  Введение в термографию. М.: Наука, 19с.

2.  Введение в термический анализ. Самара, 19с.

3.  Комплексная методология исследования многокомпонентных систем, Самара: СамГТУ, СамВен, 19с.

4.  С. Дифференциальный термический анализ / Учебное пособие /, Трунин : Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. – 32с.

5.  Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 2, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 64

6.  Введение в температурный анализ свойств материалов / ; Самарск. гос. арх. строит. ун-т. – Самара, 2007. – 396с.

7.  Дорошко комплексности топологии диаграмм состояния для анализа ИДС плотности веществ. X Международное совещание по физико-химическому анализу (ХКС,13): сборник трудов в двух томах. Том 1. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. – с. 97.

8.  Дорошко комплексного анализа ТА-ИДС-ОТА для определения температур контакта веществ в композиционных материалах. Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,2013): труды международной научно-технической конференции. – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2013. – с. 693-695.

9.  Дорошко. свойств материалов по сводной диаграмме плотности образующих веществ. Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,13): труды международной научно-технической конференции – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2013. – с.695-701.

ФЕНОМЕН СТАЦИОНАРНОСТИ ПО ДАННЫМ ДТА РЕПЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ ПОСЛЕ ИЗОВЫДЕРЖКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

, ,

СГАСУ, г. Самара; СНИЦ им. СамГТУ, г. Самара;

e-mail:[e-mail], [e-mail], [e-mail].

Включение феномена стационарности в перечень характеристик реперных веществ требует разработки новой методики [3]. Для этой цели исследование проведено в термоаналитической лаборатории СНИЦ СамГТУ. ДТА превращений KNO3 выполненное ранее показало, что стационарность температуры 171,5ºС имеет место, наблюдается в области 170ºС выражаясь явным разбросом точек, который не предполагался на линиях ДТА.

По данным температурного анализа ТмА все вещества характеризуются единой шкалой стационарных температур [2]. Ранее уже было показано, что три из них 171.5, 514.5, 857.5ºС регистрируются с помощью ДТА и ТG [7]. Они проявляются при анализе в виде дополнительного скачка на гладких участках кривых ДТА, в промежутках между переходами.

Подготовка образцов и ДТА производились по классической схеме и на приборах разработанных в СНИЦ [4,5]. Каждый образец перед термографией подвергался изо температурной выдержке с импульсным подъёмом и охлаждением, время выдержки, химический состав и масса вещества постоянны. Результаты рассматривались относительно температур подготовки делая изо и поли температурные сечения линий ДТА. Это выглядит как точки, для каждой кривой отдельно и расположенной относительно температуры предварительной выдержки. Готовые образцы (0,1г.) выдерживались в режиме термостатирования в рабочей камере установки ДТА при требуемой температуре (140,3. 160,3. 180,3. 200,3ºС) в течение 3 минут, после чего закаливались с помощью сухого льда. После закаливания образцы помещались в рабочую камеру основной установки ДТА, где последовательно нагревались до выбранной пороговой температуры и охлаждались до 70°С.

Политермическое сечение строится по выборке соответствующих приращений для температур из табулированной (операция «блокнот») диференциально термической линии на комьютере, сырые данные. Температура термообработки → точка в таблице ТºС вторая колонка → ΔТ первая колонка. На рис. 1 представлены результаты ДТА политермических сечений NaNO2, LiBr, LiNO3 нагрев красные шарики и линии, охлаждение – черные пунктирные линии и треугольники, эти точки обозначают срез пучка линий ДТА, между ними нет промежутков и других точек если не делалась соответствующая изовыдержка.

Политермическое сечение — это наклонная плоскость от 140 до 200ºС через все кривые ДТА, по четыре на каждом рисунке, они выходят из плоскости, перпендикуляр к ней ось температур ДТА. Выбор трёх реперных веществ был сделан для того, чтобы выяснить влияет ли молекулярный состав на положение стационарной температуры и есть ли смещение, так же определить, как происходит переходом через линию температуры 171,5ºС. Что бы это выглядело яснее точки соединены линиями. Исходным условием для выводов служит то что на ДТА на этом участке кривой гладкий горизонтальный участок, нет эффектов, а на срезах они есть.

 

Рис. 1. Политермическое сечение ДТА NaNO2.

На рис. 1 NaNO2 линии нагрева и охлаждения при продолжении до 170ºС пересеку её с некоторы Δ, есть излом. Температурный анализ в таких случаях рекомендует использовать правило ортогональности, переход через 171,5ºС нельзя соединять а продлить до пересечения с вертикальной стрелкой, затем разделить получившийся на вертикали отрезок пополам и провести горизонтальную линию. Это так же требование термодинамики.

 

Рис. 2. Политермическое сечение ДТА LiBr

На рис. 2 сечения ДТА LiBr более выразительны в скачкообразном переходе через 171,5ºС, но так же находится точка перехода с помощью правила ортогональности. ТмА рекомендует рассматривать как полосу вдоль стрелки вертикали. Это так же связано с точность оценки и наличием терио ячейки [1].

 

Рис. 3. Политермическое сечение ДТА LiNO3

На рис.3 LiNO3 так же есть наличие изгиба, различие в состве вызвало изменение направления передачи тепла. И для этого соединения характерна несмещенность в области 171,5ºС.

Таким образом можно заключить. Стационарные температуры не зависят от природы химического соединения. Наблюдаются по соответствующему излому линий. И как опорные могут служить критерием анализа и таким способом появляется возможность повысить точность измерений [7]. Работу следует продолжить, уменьшив шаг изотемпературных выдержек до 5ºС.

БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  Введение в термический анализ. Самара, 19с.

2.  Введение в температурный анализ свойств материалов / ; Самарск. гос. арх. строит. ун-т. – Самара, 2007. – 396с.

3.  Дорошко свойств материалов по сводной диаграмме плотности образующих веществ. Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,13): труды международной научно-технической конференции – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2013.– с.695-701.

4.  Комплексная методология исследования многокомпонентных систем, Самара: СамГТУ, СамВен, 19с.

5.  С. Дифференциальный термический анализ / Учебное пособие /, Трунин : Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. – 32с.

6.  Термические константы веществ. / Справочник в десяти выпусках. Под научным руководством акад. П. Вып. 10, ч. 2, М.: ВИНИТИ ИВТ АН СССР,1981, С. 64

7.  Дорошко комплексности топологии диаграмм состояния для анализа ИДС плотности веществ. X Международное совещание по физико-химическому анализу (ХКС,13): сборник трудов в двух томах. Том 1. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. – с. 97.

ФЕНОМЕН СТАЦИОНАРНОСТИ ТЕМПЕРАТУР Г. П.ДОРОШКО ПО ДАННЫМ ДТА KNO3

, СНИЦ им. СамГТУ, г. Самара;

e-mail: *****@***ru,

Феномен стационарности впервые был обнаружен как явление несмещенности экстремумов плотности глин относительно температур (в 1984г)и затем получил статистическое подтверждение после многочисленных обжигов алюмосиликатных масс различного химического состава. Изменялись так же время обжига, размеры и масса образцов, во всех случаях без исключений экстремумы располагались относительно некоторых температур строго в створе, параллельно координате плотности, которая определялась после нагрева. Статистическая обработка показала, что выделенные температуры образуют ряд с периодом в Δ343 градуса, они были обозначены как Тπ и имеют следующие значения:

171,5; 514,5; 857.5; 1200,5; 1543,5. (1)

В дальнейшем по литературным источникам они отслеживались как эффект характерный не только для плотности. Было установлено, что он не относится к фазовым переходам и по проявлению не совпадал с ними. И если были данные о превращениях для одной стационарной температуры слева и справа, то стационарность проявлялась в другой форме как соединительный горизонтальный участок. В других случаях точки вообще отсутствовали в местах относящихся к стационарным температурам, но всегда не смещались, сохраняя численное значение указанного ряда (1). Это подробно изложено в работе [1]. Была разработана теория для физико-химического обоснования феномена, но по-прежнему оставался вопрос повышения точности определения значений стационарных температур, на сколько она соответствует теоретической. Более точные результаты были получены по ДТА в нетрадиционном исполнении, когда каждая кривая соотносилась только с одной температуре, при которой вещество предварительно выдерживалось. Поэтому для подтверждения феномена требуется около десятка таких кривых по пять слева и справа, что зависит ещё и от шага температур выдержки [2,3]. Появилась возможность исследования стехиометрических соединений, которые используются часто как ориентиры доверительной оценки.

Проверка наличия феномена стационарности у реперных веществ не проводилась, для этой цели выполнено исследование в термоаналитической лаборатории СНИЦ СамГТУ (по инициативе – для определения «феномена Дорошко»). Выбраны две из них 171,5 и 514,5ºС, чтобы определить с помощью ДТА. На линии ΔТ – Т при этих температурах на ДТА наблюдаются гладкие участки, фазовые эффекты, могут быть слева и справа. Феномен наоборот, проявляются при анализе после дополнительной обработки по методике, как и ИДС (изотермическое дискретное сканирование) на диаграмме в соответствии с теорией температурного анализа (ТмА) и не обнаруживаются другими способами [1].

Подготовка образцов и ДТА производились по классической схеме и на приборах разработанных в СНИЦ [4,5]. Дополнительно были выполнены следующие условия:

-каждый образец прежде чем выполнить термографию подвергался изо температурной выдержке с импульсным подъёмом и охлаждением, время выдержки, химический состав и масса вещества постоянны. Готовые образцы выдерживались в рабочей камере термостатирующей установки ДТА при требуемой температуре (140,3. 145,3. 150,3. 155,3 160,3. 165,3. 175,3 180,3. 185,3. 190,3. 195,3. 200,3ºС) в течение 3 минут, после чего закаливались с помощью сухого льда;

-делались изо и поли температурные сечения линий ДТА. Для точности определения значений, выборка для ТºС соответствующих ΔТ ДТА производилась по сырым цифровым данным из табулированной диференциально термической линии на комьютере, операция «блокнот». Изотермические сечения – это выборка для одинаковой температуры по всем термограммам, например для 140.3ºС, 165,3 и 175,3ºС. Политермическое сечение строится по выборке соответствующих температур и приращений, как температура термообработки → точка ТºС (вторая колонка блокнота) → ΔТºС (первая колонка блокнота), или в обозначениях «воздействие-отклик» ↓Т,↑Т;

-результаты далее рассматривать только относительно температур термоподготовки.

На рис. 1 представлены результаты ДТА KNO3, точки обозначают срез пучка линий нагрева ДТА, между ними нет промежутков и других точек, соединены чтобы показать возможное направление движения тепла.

 

Рис. 1. Политермическое сечение ДТА нагрева KNO3, а - все данные, б – через 10ºС и через 5ºС

Температуры в промежутках +5ºС. Изотермы для 165,3 и 175,3ºС практически идентичны политермическому сечению это указывает на высокую достоверность показаний приборов.

Рис. 2. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 140,3.

Вертикальная стрелка соответствует 171,5ºС слева от неё холодное справа горячее состояния. Для сечения 140.3ºС рис. 2 в области 170ºС заметен перелом пересекает нулевую линию, такая корреляция сечений требует дополнительного изучения как возможность для калибровки приборов. в остальном сечения рис.1 и рис.2 подобны. Проверить действительно ли отсутствуют точки очевидно требуются изотемпературные сечения вблизи 171,5ºС для 165.3 и 175,3ºС. На рис. 3 и рис. 4 они даны. Холодные минимуы исчезли, а граница перехода осталась, т. е. точки ДТА как и на рис.1 появились, хотя сечение 175,3ºС уже относится к горячей части структуры, но оно вблизи границы и это вполне конечных размеров слой для 171,5Сº - феномен стационарности, поэтому на рис.3 и ри. 4, проведены вертикальные стрелки.

Рис. 3. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 165,3ºС

Рис.4. Изотермическое сечение ДТА KNO3 для 175,3ºС.

Таким образом можно заключить. Феномен стационарности Дорошко имеет место для KNO3 его определение для других веществ представляется перспективным. Тепловоое прошлое обрзцов может быть учтено при нанесении сечений на диаграмме. Стационарные температуры определяются с помощью ДТА и появляется возможность повысить точность измерений приборов разработкой новой методики тестирования.

БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

8.  Введение в температурный анализ свойств материалов / ; Самарск. гос. арх. строит. ун-т. – Самара, 2007. – 396с.

9.  Дорошко комплексности топологии диаграмм состояния для анализа ИДС плотности веществ. X Международное совещание по физико-химическому анализу (ХКС,13): сборник трудов в двух томах. Том 1. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. – с. 97.

10.  Дорошко свойств материалов по сводной диаграмме плотности образующих веществ. Современные металлургические материалы и технологии (СММТ,13): труды международной научно-технической конференции – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2013.– с.695-701.

11.  Комплексная методология исследования многокомпонентных систем, Самара: СамГТУ, СамВен, 19с.

12.  С. Дифференциальный термический анализ / Учебное пособие /, Трунин : Самарский гостехуниверситет. Самарская областная государственная академия (Наяновой) 2010. – 32с.

Научное издание

ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ СБОРНИКА

РЕГИСТРИРУЕТСЯ В ИНФОРМРЕГИСТРЕ РФ

«Актуальные проблемы современной науки»

Труды 14-й Международной конференции – конкурса молодых ученых

Естественные науки. Ч. 8: Физическая химия. Физико-химический анализ

Печатается в авторской редакции

Научный редактор:

Компьютерная верстка КАТАСОНОВА Елена Анатольевна.

Самарская государственная областная академия (Наяновой), 2013

Самара,

Самарский государственный технический университет, 2013

Самара,