Материалы строительные. Метод определения удельной теплоемкости

ÃÎÑÒ 23250(78

ÓÄÊ 691:536.631:006.354 Ãðóïïà Æ19

ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÑÒÀÍÄÀÐÒ ÑÎÞÇÀ ÑÑÐ

ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÑÒÐÎÈÒÅËÜÍÛÅ

Ìåòîä îïðåäåëåíèÿ óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè
Building materials. Method of
specific heat determination
Ïîñòàíîâëåíèåì Ãîñóäàðñòâåííîãî êîìèòåòà ÑÑÑÐ ïî äåëàì ñòðîèòåëüñòâà îò 14 èþëÿ 1978 ã. ¹ 130 ñðîê ââåäåíèÿ óñòàíîâëåí
ñ 01.01. 1979 ã.
ÐÀÇÐÀÁÎÒÀÍ Ãîñóäàðñòâåííûì êîìèòåòîì ÑÑÑÐ ïî äåëàì ñòðîèòåëüñòâà

ÈÑÏÎËÍÈÒÅËÈ

È. Í. Áóòîâñêèé, êàíä. òåõí. íàóê (ðóêîâîäèòåëü òåìû); Î. À. Âåðåòåëüíèêîâà
ÂÍÅÑÅÍ Ãîñóäàðñòâåííûì êîìèòåòîì ÑÑÑÐ ïî äåëàì ñòðîèòåëüñòâà
×ëåí Êîëëåãèè Â. È. Ñû÷åâ
ÓÒÂÅÐÆÄÅÍ È ÂÂÅÄÅÍ Â ÄÅÉÑÒÂÈÅ Ïîñòàíîâëåíèåì Ãîñóäàðñòâåííîãî êîìèòåòà ÑÑÑÐ ïî äåëàì ñòðîèòåëüñòâà îò 14 èþëÿ 1978 ã. ¹ 130
Íåñîáëþäåíèå ñòàíäàðòà ïðåñëåäóåòñÿ ïî çàêîíó
Íàñòîÿùèé ñòàíäàðò ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ íà ñòðîèòåëüíûå ìàòåðèàëû è óñòàíàâëèâàåò ìåòîä îïðåäåëåíèÿ èõ óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò ïëþñ 20 äî 100°Ñ.
1. ÎÁÙÈÅ ÏÎËÎÆÅÍÈß
1.1. Óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü — êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ïîãëîùàåìîå åäèíèöåé ìàññû ìàòåðèàëà ïðè íàãðåâàíèè íà 1°Ñ, âûðàæàåòñÿ â êêàë/(êã ((Ñ) èëè Äæ/(êã(Ê).
1.2. Ìåòîä îïðåäåëåíèÿ óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè îñíîâàí íà èçìåðåíèè êîëè÷åñòâà òåïëîòû, îòäàííîé êàëîðèìåòðó îáðàçöîì èçâåñòíîé ìàññû, íàãðåòûì äî çàäàííîé òåìïåðàòóðû.
1.3. Óäåëüíóþ òåïëîåìêîñòü â âûáðàííîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå êàëîðèìåòðè÷åñêîãî îïûòà âû÷èñëÿþò èç óðàâíåíèÿ òåïëîâîãî áàëàíñà.
1.4. Äëÿ ó÷åòà òåïëîòû, ïîãëîùàåìîé âî âðåìÿ îïûòà ñàìèì êàëîðèìåòðîì, à òàêæå òåïëîâûõ ïîòåðü â óðàâíåíèå òåïëîâîãî áàëàíñà ââîäèòñÿ çíà÷åíèå âîäÿíîãî ýêâèâàëåíòà êàëîðèìåòðà.
1.5. Âîäÿíîé ýêâèâàëåíò êàëîðèìåòðà — ýòî êîëè÷åñòâî äèñòèëëèðîâàííîé âîäû â ãðàììàõ, êîòîðîå ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû íà 1°Ñ ïîãëîùàåò òàêîå æå êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ÷òî è êàëîðèìåòð.
1.6. Âîäÿíîé ýêâèâàëåíò êàëîðèìåòðà îïðåäåëÿåòñÿ ïðåäâàðèòåëüíî ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì ñ ïîìîùüþ ìåäíîãî ýòàëîíà ñ èçâåñòíûì çíà÷åíèåì òåïëîåìêîñòè.
1.7. Îïðåäåëåíèå óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè ïðîèçâîäÿò â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ ïðè òåìïåðàòóðå âîçäóõà â ïîìåùåíèè 20 ( 2(Ñ.

2. ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ

2.1. Óñòàíîâêà äëÿ îïðåäåëåíèÿ óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè, êîíñòðóêòèâíàÿ ñõåìà êîòîðîé ïðèâåäåíà íà ÷åðò. 1, âêëþ÷àåò:
ýëåêòðîíàãðåâàòåëü äëÿ íàãðåâà äî çàäàííîé òåìïåðàòóðû êàïñóëû ñ îáðàçöîì èëè ýòàëîíà. Ýëåêòðîíàãðåâàòåëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåòàëëè÷åñêóþ òðóáêó äëèíîé 250 ìì, äèàìåòðîì 37(45 ìì, íà êîòîðóþ ïî ñëîþ àñáåñòà òîëùèíîé 3(5 ìì óêëàäûâàþò 70 âèòêîâ íèõðîìîâîé ïðîâîëîêè äèàìåòðîì 0,7 ìì, çàòåì ñëîé àñáåñòà òîëùèíîé 15—20 ìì è äþðàëåâóþ ôîëüãó-êîæóõ. Ýëåêòðîíàãðåâàòåëü èìååò äâå òåïëîèçîëÿöèîííûå êðûøêè: âåðõíþþ ñ ïðîðåçüþ äëÿ íèòè ïîäâåñà êàïñóëû è òåðìîïàðû è íèæíþþ ñ ïðîðåçüþ äëÿ íèòè ïîäâåñà êàïñóëû. Ýëåêòðîíàãðåâàòåëü äîëæåí ïåðåìåùàòüñÿ ïî âåðòèêàëè ïî øòàòèâó ìàãíèòíîé ìåøàëêè è âîêðóã øòàòèâà;
êàëîðèìåòð, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîñóä Äüþàðà åìêîñòüþ 500(1000 ìë, ïîìåùåííûé â îïîðíûé âîäîíåïðîíèöàåìûé öèëèíäðè÷åñêèé êîæóõ áåç äíà ñ òåïëîèçîëÿöèîííîé êðûøêîé, èìåþùåé ïðîðåçü äëÿ íèòè ïîäâåñà êàïñóëû è ïàç äëÿ óñòàíîâêè òåðìîìåòðà Áåêìàíà.  êàëîðèìåòð ñ äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé âî âðåìÿ îïûòà îïóñêàåòñÿ äëÿ îñòûâàíèÿ íàãðåòàÿ êàïñóëà ñ îáðàçöîì èëè ýòàëîí;
ìåòàñòàòè÷åñêèé òåðìîìåòð Áåêìàíà ñî øêàëîé 5°Ñ ñ öåíîé äåëåíèé øêàëû 0,01 (Ñ äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû êàëîðèìåòðà è õîëîäíûõ ñïàåâ òåðìîïàðû ñ òî÷íîñòüþ äî 0,01 (Ñ;
âîäîíåïðîíèöàåìóþ öèëèíäðè÷åñêóþ êàïñóëó äëÿ îáðàçöà èñïûòûâàåìîãî ìàòåðèàëà (ñì. ÷åðò. 2). Êàïñóëà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåäíûé èëè ëàòóííûé ñòàêàí åìêîñòüþ 25(27 ñì3 ñ íàâèí÷èâàþùåéñÿ êðûøêîé.  öåíòðå êðûøêè ïðèïàÿíà ãèëüçà äëÿ òåðìîïàðû. Ìåæäó ôëàíöàìè êðûøêè è ñòàêàíà äîëæíà áûòü ïðîêëàäêà èç ïàðàíèòà, îáåñïå÷èâàþùàÿ âîäîíåïðîíèöàåìîñòü êàïñóëû. Ñêîáó äëÿ ïîäâåñêè êàïñóëû ïðèïàèâàþò òàê, ÷òîáû ïîäâåøåííàÿ êàïñóëà íàõîäèëàñü â ãîðèçîíòàëüíîì ïîëîæåíèè;
ýòàëîí äëÿ îïðåäåëåíèÿ âîäÿíîãî ýêâèâàëåíòà êàëîðèìåòðà. Ýòàëîí ðàçìåðàìè 50(25(5 ìì èçãîòàâëèâàþò èç ìåäè ïî ÃÎÑÒ 859(78 ñî ñêâîçíûì îòâåðñòèåì äèàìåòðîì 2 ìì äëÿ íèòè ïîäâåñà è ãíåçäîì äèàìåòðîì 3 ìì è ãëóáèíîé 25 ìì äëÿ òåðìîïàðû;
ïðîãðàäóèðîâàííóþ õðîìåëü-êîïåëåâóþ òåðìîïàðó èç ïðîâîëîêè äèàìåòðîì 0,2(0,3 ìì ïî ÃÎÑÒ 1790(77 äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû êàïñóëû ñ îáðàçöîì èëè ýòàëîíà â ýëåêòðîíàãðåâàòåëå;
èçìåðèòåëü òåðìî-ý.ä.ñ. òåðìîïàðû êàïñóëû ( ýëåêòðîííûé öèôðîâîé âîëüòìåòð ïî ÃÎÑÒ 22261(76, îáåñïå÷èâàþùèé èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû íàãðåòîé êàïñóëû ñ îáðàçöîì èëè ýòàëîíà ñ òî÷íîñòüþ äî 0,15°Ñ;
òåðìîñ áûòîâîé åìêîñòüþ 1 ë äëÿ òåðìîñòàòèðîâàíèÿ õîëîäíûõ ñïàåâ òåðìîïàðû;
àâòîòðàíñôîðìàòîð èëè ñòàáèëèçèðîâàííûé èñòî÷íèê ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ äëÿ ïèòàíèÿ ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ ïåðåìåííûì èëè ïîñòîÿííûì òîêîì;
ñåêóíäîìåð òèïà Ñ-1—2à ïî ÃÎÑÒ 5072—72 äëÿ îòñ÷åòà âðåìåíè îïûòà ñ òî÷íîñòüþ äî 1 ñ.
ÊÎÍÑÒÐÓÊÒÈÂÍÀß ÑÕÅÌÀ ÓÑÒÀÍÎÂÊÈ ÄËß ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÓÄÅËÜÍÎÉ ÒÅÏËÎÅÌÊÎÑÒÈ
Ïåðèîä íàãðåâà êàïñóëû ñ îáðàçöîì Ìîìåíò ñáðîñà êàïñóëû ñ îáðàçöîì
1 — êàëîðèìåòð; 2 — ýëåêòðîíàãðåâàòåëü; 3 — êàïñóëà ñ îáðàçöîì; 4 — ìàãíèòíàÿ ìåøàëêà; 5 — ñòåðæåíü ìàãíèòíîé ìåøàëêè; 6 — øòàòèâ ìàãíèòíîé ìåøàëêè; 7 — òåðìîìåòð Áåêìàíà; 8 ( òåðìîïàðà; 9 — òåðìîñ ñ õîëîäíûìè ñïàÿìè òåðìîïàðû; 10 — êðûøêà (âåðõíÿÿ) ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ; 11 — êðûøêà (íèæíÿÿ) ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ; 12 — êðûøêà êàëîðèìåòðà;
13 — êðûøêà òåðìîñà.
×åðò. 1

Êîíñòðóêöèÿ âîäîíåïðîíèöàåìîé öèëèíäðè÷åñêîé êàïñóëû äëÿ îáðàçöà
1 — íàâèí÷èâàþùàÿñÿ êðûøêà ñ ãèëüçîé äëÿ òåðìîïàðû; 2 — öèëèíäðè÷åñêèé
ñòàêàí.
×åðò. 2
2.2.  êîìïëåêòå óñòàíîâêè äîïóñêàåòñÿ ïðèìåíÿòü è äðóãèå ñðåäñòâà èçìåðåíèé, îáåñïå÷èâàþùèå ñîáëþäåíèå òðåáîâàíèé, óêàçàííûõ â ï. 2.1.

3. ÏÎÄÃÎÒÎÂÊÀ Ê ÈÑÏÛÒÀÍÈÞ

3.1. Ïîäãîòîâêà îáðàçöà
3.1.1. Èññëåäóåìûé ìàòåðèàë âûñóøèâàþò äî ïîñòîÿííîé ìàññû. Òåìïåðàòóðà ñóøêè îïðåäåëÿåòñÿ âèäîì ìàòåðèàëà è íå äîëæíà âûçûâàòü â íåì äåñòðóêòèâíûõ èçìåíåíèé.
3.1.2. Ìàòåðèàë èçìåëü÷àþò äî ðàçìåðîâ ÷àñòèö íå áîëåå 5 ìì. Âûñóøåííûé ìàòåðèàë çàñûïàþò â êàïñóëó è óïëîòíÿþò òðàìáîâàíèåì âðó÷íóþ â ÷åòûðå ñëîÿ.
3.1.3. Ìàññó îáðàçöà ñ òî÷íîñòüþ äî 0,001 ã îïðåäåëÿþò ïî ðàçíîñòè ìàññ êàïñóëû íàïîëíåííîé è ïóñòîé.
Ìàññà îáðàçöà äîëæíà áûòü íå ìåíåå 5 ã.
3.2. Ïîäãîòîâêà ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ
3.2.1. Ïðè ïîäãîòîâêå ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ îïðåäåëÿþò çàâèñèìîñòü åãî òåìïåðàòóðû îò íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ïï. 3.2.2—3.2.5.
3.2.2. Â öåíòðå ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ ïîäâåøèâàþò íà íåéëîíîâîé íèòè ýòàëîí ñ âñòàâëåííîé òåðìîïàðîé, ïðèñîåäèíåííîé ê èçìåðèòåëþ òåðìî-ý.ä.ñ.
3.2.3. Õîëîäíûå ñïàè òåðìîïàðû îïóñêàþò â òåðìîñ ñ âîäîé êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû, èçìåðåííîé ñ òî÷íîñòüþ äî 1°Ñ.
3.2.4. Ýëåêòðîíàãðåâàòåëü, çàêðûâàþò äâóìÿ êðûøêàìè è âêëþ÷àþò íàãðåâ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿæåíèÿ â äèàïàçîíå 15—25  ñ øàãîì 2 Â. Òåìïåðàòóðà ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ tâ îïðåäåëÿåòñÿ äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïóòåì äåëåíèÿ ïîêàçàíèé âîëüòìåòðà â ìê íà óäåëüíóþ òåðìî-ý.ä.ñ. òåðìîïàðû, ïîëó÷åííóþ ïðè åå ãðàäóèðîâêå, è ñëîæåíèÿ ÷àñòíîãî ñ òåìïåðàòóðîé õîëîäíûõ ñïàåâ tõîë.
3.2.5. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ çàâèñèìîñòè òåìïåðàòóðû ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ îò íàïðÿæåíèÿ ó÷èòûâàþò òîëüêî ïîñòîÿííûå çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ ïðè äàííîì íàïðÿæåíèè. Òåìïåðàòóðà ñ÷èòàåòñÿ ïîñòîÿííîé, åñëè òðè åå çàìåðà, ïðîèçâåäåííûå ïîñëåäîâàòåëüíî ÷åðåç 5 ìèí, îòëè÷àþòñÿ íå áîëåå ÷åì íà 0,15°Ñ.
3.3. Îïðåäåëåíèå âîäÿíîãî ýêâèâàëåíòà êàëîðèìåòðà
3.3.1. Âîäÿíîé ýêâèâàëåíò êàëîðèìåòðà îïðåäåëÿþò ïåðåä ñäà÷åé óñòàíîâêè â ýêñïëóàòàöèþ è äàëåå ðàç â ìåñÿö, à òàêæå ïðè çàìåíå êàëîðèìåòðà, èçìåíåíèè òåìïåðàòóðíîãî èíòåðâàëà êàëîðèìåòðè÷åñêîãî îïûòà áîëåå ÷åì íà ±1°Ñ è èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû ïîìåùåíèÿ áîëåå ÷åì íà ±3°Ñ.
3.3.2. Âîäÿíîé ýêâèâàëåíò êàëîðèìåòðà îïðåäåëÿþò â ñîîòâåòñòâèè ñ ïï. 4 è 5, çàìåíÿÿ â îïûòå êàïñóëó ñ îáðàçöîì ìåäíûì ýòàëîíîì.
3.4. Ïîäãîòîâêà êàëîðèìåòðà
3.4.1. Â áûòîâîé òåðìîñ íàëèâàþò 1 ë äèñòèëëèðîâàííîé âîäû òåìïåðàòóðîé 20,5 ± 0,5°Ñ.
3.4.2. Òåðìîìåòð Áåêìàíà íàñòðàèâàþò íà äèàïàçîí 20—25°Ñ.
3.4.3. Êàëîðèìåòð ñî ñòåðæíåì ìàãíèòíîé ìåøàëêè â íåì âçâåøèâàþò ñ òî÷íîñòüþ äî 0,1 ã è íàëèâàþò â íåãî èç òåðìîñà 300 ìë äèñòèëëèðîâàííîé âîäû. Ìàññó âîäû ñ òî÷íîñòüþ äî 0,1 ã îïðåäåëÿþò ïî ðàçíîñòè ìàññ íàïîëíåííîãî è ïóñòîãî êàëîðèìåòðà.
3.4.4. Êàëîðèìåòð óñòàíàâëèâàþò íà ìàãíèòíóþ ìåøàëêó, ïðîâåðÿþò âðàùåíèå ñòåðæíÿ ìåøàëêè è çàêðûâàþò åãî êðûøêîé.
3.4.5. Òåðìîìåòð Áåêìàíà è õîëîäíûå ñïàè òåðìîïàðû îïóñêàþò â òåðìîñ ñ îñòàâøåéñÿ â íåì âîäîé è ïëîòíî çàêðûâàþò åãî êðûøêîé.
3.4.6. Êàëîðèìåòð è òåðìîñ âûäåðæèâàþò íå ìåíåå 30 ìèí äî íà÷àëà çàìåðîâ òåìïåðàòóðû.

4. ÏÐÎÂÅÄÅÍÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈÉ

4.1. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè êàïñóëó ñ îáðàçöîì è âñòàâëåííîé òåðìîïàðîé, ïðèñîåäèíåííîé ê èçìåðèòåëþ òåðìîý.ä.ñ., ïîäâåøèâàþò íà íåéëîíîâîé íèòè â öåíòðå ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ.
4.2. Ýëåêòðîíàãðåâàòåëü âêëþ÷àþò íà íàãðåâ, óñòàíîâèâ íàïðÿæåíèå, ïðè êîòîðîì ïîääåðæèâàåòñÿ âûáðàííàÿ äëÿ îïûòà òåìïåðàòóðà. Òåìïåðàòóðó ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ óñòàíàâëèâàþò â çàâèñèìîñòè îò âèäà èññëåäóåìîãî ìàòåðèàëà. Îíà íå äîëæíà âûçûâàòü äåñòðóêòèâíûõ èçìåíåíèé â èñïûòûâàåìîì îáðàçöå. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé êàëîðèìåòð äîëæåí íàãðåòüñÿ íå ìåíåå ÷åì íà 1°Ñ, ïîýòîìó ïðè ìèíèìàëüíîé ìàññå îáðàçöà (5 ã) òåìïåðàòóðà íàãðåâà êàïñóëû ñ îáðàçöîì äîëæíà áûòü íå ìåíåå ÷åì íà 50(Ñ âûøå òåìïåðàòóðû êàëîðèìåòðà.
4.3. Êàïñóëó ñ îáðàçöîì íàãðåâàþò äî âûáðàííîé ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðû.
4.4. Òåìïåðàòóðó õîëîäíûõ ñïàåâ òåðìîïàðû â òåðìîñå îïðåäåëÿþò ïîñëå ïðîãðåâà êàïñóëû òåðìîìåòðîì Áåêìàíà ñ òî÷íîñòüþ äî 0,01°Ñ.
4.5. Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû òåðìîñà òåðìîìåòð Áåêìàíà âûñóøèâàþò ìàðëåâûì òàìïîíîì è îïóñêàþò â êàëîðèìåòð. ×åðåç 15 ìèí âêëþ÷àþò ìàãíèòíóþ ìåøàëêó è íà÷èíàþò ðåãèñòðàöèþ òåìïåðàòóðû êàëîðèìåòðà ñ òî÷íîñòüþ äî 0,01°Ñ ÷åðåç êàæäûå 5 ìèí. Âðåìÿ ôèêñèðóþò ïî ñåêóíäîìåðó.
4.6. Ãîðÿ÷óþ êàïñóëó ñ îáðàçöîì îïóñêàþò â êàëîðèìåòð ÷åðåç 15 ìèí ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ìàãíèòíîé ìåøàëêè, íå ñíèìàÿ âåðõíåé êðûøêè ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ. Êàëîðèìåòð çàêðûâàþò êðûøêîé. Òåðìîïàðà îñòàåòñÿ âíóòðè ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ. Îñè ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ è êàëîðèìåòðà ñîâìåùàþò òîëüêî â ìîìåíò ñáðîñà, îñòàëüíîå âðåìÿ ýëåêòðîíàãðåâàòåëü äîëæåí áûòü îòâåäåí â ñòîðîíó äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ òåïëîâîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîíàãðåâàòåëÿ ñ êàëîðèìåòðîì.
4.7. Òåìïåðàòóðó êàëîðèìåòðà ñ êàïñóëîé â íåì èçìåðÿþò ñ èíòåðâàëîì â 1 ìèí â òå÷åíèå 20 ìèí. Ïðè îïðåäåëåíèè âîäÿíîãî ýêâèâàëåíò