Multi-stepwise pulse calorimetry for accurate, efficient measurements of thermophysical properties over a wide temperature range

幅広い温度範囲で熱物理特性を正確かつ効率的に測定するための多段階パルス熱量測定

渡辺 博道*; 森本 恭一 ; 渡部 雅  ; 加藤 正人   ; 有田 裕二*; 小無 健司*

Watanabe, Hiromichi*; Morimoto, Kyoichi; Watanabe, Masashi; Kato, Masato; Arita, Yuji*; Konashi, Kenji*

幅広い温度範囲にわたる理想的かつ実用的なサンプルの熱物理特性の正確で効率的な測定のために、多段階パルス熱量測定法を提案する。本測定法では、数秒間で実施される1測定においてサンプルが最終ステップ温度であるおおよそ2850Kまで急速に加熱され、その間の多数のステップ温度にてそれぞれサンプルが瞬間的に安定状態に達する。提案する熱量測定は、この短時間の定常状態での複数のエンタルピー変化値が単一の実験で得られるため、多数の異なる温度でのエンタルピーの測定に適している。実現可能性の実証として、エンタルピーとその不確かさが10502850Kの温度範囲において、MoとWのエンタルピーと放射率を測定し、それぞれを標準データと比較した。

Multi-stepwise pulse calorimetry is proposed for accurate, efficient measurements of thermophysical properties of not only ideal but also practical samples over a wide temperature range. In a single experiment for a few seconds, the sample is rapidly heated from 298 K up to the final step-temperature of around 2850 K in a multi-stepwise fashion with numerous step-temperatures, at each of which the sample attains a steady-state condition while it is maintained for an instant. The proposed calorimetry is suitable for measuring enthalpy at numerous different temperatures, because multiple enthalpy-change values between the brief steady-state conditions can be obtained in a single experiment. As a feasibility demonstration, the specific enthalpy and its uncertainty in the temperature range 10502850 K have been determined for Mo and W, respectively. The measured enthalpies and emissivities are compared with the corresponding standard data.