环氧树脂比热容测定

（作者：美信检测 失效分析实验室）

据相关报告显示，中国建筑工业的蓬勃发展正在引领全球绝热和隔音材料及绝缘材料需求的快速增长，环氧树脂作为基础材料的一员，正在快速发展。同时，为保证产品的可靠性，成品检测程序是必不可

少的。

热分析是在程序控制温度下，测量物质的

物理性能随温度变化的技术。在表征材料的热

性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面

有着广泛地应用，对于材料的研究开发和生产

中的质量控制都具有很重要的实际意义。本案

例应客户要求，检测环氧树脂棒的比热容，以确定其是否符合生产要求。

比热容

实验概述：

在环境温度为23±2℃，湿度为50±5%R.H的条件下，使用差式扫描量热仪(耐驰DSC214)，根据ISO 11357-4:2014 塑料差示扫描量热法（DSC)）第4部分:比热容的测定进行测试。

调试仪器，设置温度阈值和初始气流，以10 ?C /min的速率从-10℃升温到50℃开始测量。首先，测得空坩埚 DSC测试曲线。其次，条件不变，测得蓝宝石标样的DSC测试曲线，制备样品，在分析天平上称取样品质量后放入坩埚内封盖，并测得样品的DSC测试曲线。最后，将测得的曲线进行拟合，分析数据，得出测试结果如下表：

图1.空坩埚 DSC测试曲线

图2.蓝宝石标样 DSC测试曲

线

图3.样品 DSC测试曲线

图4.样品比热容拟合曲线

根据图谱可以看出，随着温度的变化，环氧树脂棒的比热容有缓慢的增长趋势，这也是常见材料比较普遍的一个规律。比热容是物质的固有特性，可应用于物质的鉴别，比热大的物质可用于冷却系统、保温系统等，理论上说，常见液体和固体物质中，水的比热容最大。比较测试结果与环氧树脂的大致的比热容范围发现，测试样品的比热容比普通的环氧树脂要稍高，说明厂家在该方面重点进行了改进，使得产品能应用于更严苛的环境。

第二篇：空气比热容测定

实验02new  气体比热容比的测定

气体的比热容比g（也称绝热指数）在许多热力学过程特别是绝热过程是物质的一个很重要热力学参量。

实验目的

1、学习测定空气比热容比的方法;

2、熟练掌握物理天平和螺旋测微器的使用方法;

3、熟练掌握直接测量值和间接测量值不确定度的计算。

实验原理

气体的定压比热容C_p与定容比热容C_V之比g=C_p/C_V，在热力学过程特别是绝热过程中是一个很重要的参数，测定的方法有好多种。本实验是通过测定物体在特定容器中的振动周期来计算g值。

实验基本装置如图1所示，振动物体小球的直径比玻璃管直径仅小0.01~0.02mm。它能在此精密的玻璃管中上下移动，在瓶子的壁上有一小口，并插入一根细管，通过它各种气体可以注入到储气瓶II中。

钢球A的质量为m，半径为r（直径为d），当瓶子内压力P满足下面条件时，钢球A处于力平衡状态，这时，式中P_L 为大气压强。为了补偿由于空气阻尼引起振动物体A振幅的衰减，通过C管一直注入一个小气压的气流，在精密玻璃管B的中央开设有一个小孔。当振动物体A处于小孔下方的半个振动周期时，注入气体使储气瓶II的内压力增大，引起物体A向上移动，而当物体A处于小孔上方的半个振动周期时，容器内的气体将通过小孔流出，使物体下沉。以后重复上述过程，只要适当控制注入气体的流量，物体A能在玻璃管B的小孔上下作简谐振动，振动周期可利用光电计时装置来测得。

若物体偏离平衡位置一个较小距离x，则容器内的压力变化dp，物体的运动方程为：

                     （1）

因为物体振动过程相当快，所以可以看作绝热过程，绝热方程

                        （2）

将（2）式求导数得出：    

，             （3）

将（3）式代入（1）式得：

                     

此式即为熟知的简谐振动方程，它的解为：

                      

                    (4)

式中各量均可方便测得，因而可算出g值。由气体运动论可以知道，g值与气体分子的自由度i有关，对单原子气体（如氩气）只有三个平均自由度，双原子气体（如氢气）除上述3个平均自由度外还有2个转动自由度。对多原子气体，则具有3个转动自由度，比热容比g与自由度i的关系为。

根据理论公式可以得到下面的结论 ，该数据与测试环境温度无关。

单原子气体（，）               

双原子气体（，，）          

多原子气体（，）                 

本实验装置主要由玻璃制成，而且对玻璃管（钢球简谐振动腔）的要求特别高，振动物体不锈钢球的直径为14.00mm，仅比玻璃管内径小0.01mm左右，玻璃管内壁有灰尘微粒都可能引起不锈钢球不能正常振动，因此振动物体（不锈钢球）表面不允许擦伤，管内必须保持洁净。不锈钢球静止时停留在玻璃管的下方（用弹簧托住）。若要将其取出，只需在它振动时，用手指将玻璃管壁上的小孔堵住，稍稍加大气体流量不锈钢球便会上浮到管子上方开口处，用手可以方便地取出，也可以将玻璃管从储气瓶II上取下，将不锈钢球倒出来。

振动周期采用可预置测量次数的数字计时仪，采用重复多次测量。振动物体直径采用螺旋测微计测出，质量用物理天平称量，储气瓶II容积由实验室给出，大气压力由气压表自行读出，并换算成国际单位制Pa (N/m²)。(注：760mmHg =1.01325×10⁵N/m²)。

实验仪器

FB212型气体比热容比测定仪一套。其结构和连接方式见图2：

实验内容

一．实验仪器的调整

1．将气泵、储气瓶用橡皮管连接好，装有钢球的玻璃管插入球形储气瓶II。将气泵的供电电源插座与FB213型数显计数计时毫秒仪相连。将光电接收装置利用方形连接块固定在立杆上，固定位置于空芯玻璃管的小孔附近。光电接收装置与毫秒仪连接。本实验仪提供的气泵是二路独立的，一般情况下，只需要采用单通道供气，（注意，另一路敞开，不能堵住）。在碰到一路气量不足时，可以用三通把二路气泵出口并联使用，但此时要注意把气泵的调节开关逆时针调小一些，避免气压太大把钢球冲出。

2．接通FB213型数显计数计时毫秒仪的电源，气泵开始工作，缓慢调节气泵上的调节旋钮，数分钟后，待储气瓶内注入一定压力的气体后，玻璃管中的钢球浮起离开弹簧，向管子上方移动，此时适当调节进气的大小，使钢球在玻璃管中以小孔为中心上下振动，即维持简谐振动状态。

二．振动周期测量

预置FB213型数显计数计时毫秒仪的测量次数为50次，设置计数次数时，可分别按“置数”键的十位或个位按钮进行调节，设置完成后自动保持设置值。

在不锈钢球正常振动的情况下，按“执行”键，毫秒仪即开始计时，每计量一个周期，周期显示数值逐1递减 ，直到递减为0时，计时结束，毫秒仪显示出累计50个周期的时间。重复以上测量6次，将数据记录到表1中。

三．钢球直径与质量测量

    将钢球取出：在钢球振动时，取下装有钢球的玻璃管上端的黑色护套。把右手放在装有钢球的玻璃管上端；左手稍稍加大气体流量后，将其手指堵住玻璃管壁上的小孔，不锈钢球便会上浮到管子上方开口处，用右手可以方便地取出钢球，也可以将玻璃管从储气瓶II上取下，将不锈钢球倒出来。

用螺旋测微计和物理天平分别测出钢球的直径d和质量m，其中直径重复测量6次，质量单次测量。

注意：

1、装有钢球的玻璃管上端有一黑色护套，防止实验时气流过大时，导致钢球冲出。如需测钢球的质量可先拔出护套，取出钢球，待测量完毕，钢球放入后，重新装好护套。本实验另配了一个金属球，可以以此代替玻璃管中的金属球。

2、本实验仪器容器的容积由制造厂提供，标注在每台仪器上。

 

数据与处理

1、钢球振动周期T：

表1                                  设置测量周期个数N=         周期的不确定度：    

2、钢珠质量、直径

表2                                千分尺零点读数：      mm     直径最小分度：0.005mm

3、仪器容积及环境大气压      仪器容积：2500ml     环境大气压：          mmHg

4、在忽略储气瓶体积V和气压P测量不确定度的情况下评估空气的不确定度。

5、数据处理：

实验结果