氧弹热量计热容量测量结果的不确定度评定

    1　概述

    1·1　测量依据:JJG672-2001《氧弹热量计》。

    1·2　环境条件

    环境温度(20±3)℃,温度波动小于±0·5℃;环境湿度不大于60%RH。热量计安放地点无热源辐射,无空气对流。

    1·3　测量标准

    热量标准物质苯甲酸,标准值26463J/g,其定值扩展不确定度U=0·1%,k=2。

    1·4　被测对象:自动氧弹热量计。

    1·5　测量过程

    (1)测试前准备工作

    在氧弹中装入一个废样进行试验,注意观察点火前的水温和室温之差必须要在<1·5℃之内,否则测试结果会有偏差。

    对±0·1mg天平进行预热和校准。

    (2)装样和充氮

    取1g片剂(准确称量至0·1mg)苯甲酸试样标准物质,置于洁净的坩埚内,将坩埚安放在氧弹头电极架上。将称准至0·1mg一段金属引燃丝的两端分别缚紧在氧弹头的两个电极柱上,调整下垂的引燃丝,使它能与苯甲酸相接触。向氧弹筒内移入10g蒸馏水,将氧弹头置于密封的氧弹中,盖紧。向氧弹内缓缓充入氧气,充氧时间不少于15s,弹筒内压力3·0MPa。

    (3)启动仪器工作站,进入实验测控系统,系统自动完成内筒水量的称取和水温的调节后,仪器自动进入测量状态。

    (4)将氧弹放入内筒中的三角支架上,盖好盖后按“开始试验”,输入编号、样品重量、添加物重等数据后按“运行”。

    (5)测量结束,工作站自动打印出样品发热量测试结果报告单。信息量包括主期温升、冷却校正值(对恒温式热量计)、有效热容量、样品重量、点火丝热值、添加物热值和弹筒发热量等。

    (6)测量结束后移出氧弹,检查燃烧完全性,如发现坩埚内或氧弹内有炭粒存在,实验应予报废。确认燃烧完全后,将氧弹内液体收集在锥形瓶内,稀释至100mL,煮沸,以除去溶解的二氧化碳,以甲基橙为指示剂,用标准碱溶液进行滴定,以进行硝酸修正。同时称取未燃完全的点火丝质量,计算消耗掉的点火丝热值修正。

    (7)在上述规定的条件下重复测量5次,用燃烧热标准物质苯甲酸重复测量热量计的热容量5次,其不同的平均热容量,极差不大于表1的规定。

    2　数学模型

    2·1　热量计热容量的计算公式

式中:E—用标准物质标定的热量计的热容量,J/K;Q_s—标准物质苯甲酸发热量标准值,J/g;m—标准物质苯甲酸的称取量,g;q₁—引燃丝热值,J/g;qn—硝酸校正热,GB/T213-2003指出q_n=Q_s×m×0·0015,J;H—贝克曼温度计的平均分度值,数显温度表;Δt—标定热容量中的温升,K;c冷却校正值,K。