Перенос тепла и энергии звуковых колебаний в расплавленных смесях NdCl3 - MCl(M = Li, Na, K, Cs)

• Автор: Докутович, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Приготовление безводных хлоридов лантанидов

1.1.1 Выбор исходного сырья

1.1.2 Выбор хлорирующего агента

1.1.3 Термодинамическая оценка хлорирующей способности реагентов

1.2 Импульсные методы измерения скорости ультразвука

1.3 Методы измерения теплопроводности

1.3.1 Экспериментальное определение теплопроводности солевых расплавов

2 Экспериментальная часть

2.1 Подготовка солей
2.1.1 Синтез безводного трихлорида неодима
2.1.2 Контроль качества безводного хлорида неодима
2.1.3 Методика подготовки хлоридов щелочных металлов
2.2 Измерение скорости звука
2.2.1 Экспериментальная установка
2.2.2 Методика измерения скорости звука в расплавленных солях
2.2.3 Источники погрешностей, их оценка
2.3 Измерение теплопроводности в стационарном тепловом режиме
2.3.1 Экспериментальная установка
2.3.2 Методика измерения теплопроводности расплавленных солей
2.3.3 Оценка достоверности результатов измерений теплопроводности расплавленных солей и их смесей
3 Скорость звука расплавленных трихлорида неодима и его смесей с хлоридами щелочных металлов
3.1 Скорость звука расплавленных смесей
3 I М i, , К,
3.2 Адиабатическая сжимаемость расплавленных смесей
3 I М i, , К,
3.3 Изотермическая сжимаемость, изохорная тепломкость, внутреннее давление, работа расширения, величина у расплавов I3i
4 Теплопроводность расплавленных смесей
3 I М , К,
4.1 Экспериментальные результаты измерения теплопроводности
4.2 Молярная теплопроводность
4.3 Корреляция теплопроводности с другими физикохимическими параметрами
4.3.1 Индивидуальные соли
4.3.2 Бинарные смеси
Выводы
Литература


Целью работы является получение надежных экспериментальных данных по теплопроводности и скорости звука в расплавленных смесях хлоридов неодима и щелочных металлов, их систематизация и установление фундаментальной связи явлений переноса тепла и энергии звуковых колебаний с ионным составом и структурными особенностями исследованных солевых расплавов. Выбор надежных экспериментальных методов, создание установок для синтеза безводных трихлоридов РЗМ и для измерения акустических и теплофизических свойств ионных солевых расплавов при высоких температурах. Получение надежных экспериментальных значений скорости ультразвука и теплопроводности расплавленных хлорида неодима и его смесей с хлоридами щелочных металлов в зависимости от температуры и состава. Расчет адиабатической и изотермической сжимаемости, изохорной тепломкости, внутреннего давления, работы расширения, величины у и молярной теплопроводности расплавленных хлорида неодима и его смесей с хлоридами щелочных металлов. Установление корреляционных соотношений . Выявление фундаментальной связи свойств переноса тепла и энергии звуковых колебаний с ионным составом и структурными особенностями исследованных солевых расплавов. Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы, включающего 5 библиографических ссылок. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит таблиц и рисунков. Во введении обоснована актуальность темы, новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные цели и задачи. В первой главе проанализированы литературные данные по экспериментальным методам синтеза безводных трихлоридов редкоземельных металлов, измерения скорости звука и теплопроводности расплавленных солевых электролитов при высоких температурах. Обоснован выбор методов, использованных в работе. Во второй главе описаны выбранные экспериментальные методы подготовки и аттестации солевых композиций, измерения скорости звука и теплопроводности, расчет погрешностей их определения. В третьей главе приводятся результаты измерения скорости звука расплавленного трихлорида неодима и его смесей с хлоридами щелочных металлов, результаты расчетов адиабатической и изотермической сжимаемости, их отношения у, изохорной теплоемкости, внутреннего давления и работы расширения на примере расплавов Ыс1С1зКС1. Рассматриваются их температурные и концентрационные зависимости. В четвертой главе приведены, полученные в этой работе, экспериментальные данные по теплопроводности расплавленных композиций ШСМС1 М Иа, К, Сб, рассчитанные значения молярной теплопроводности этих же объектов и корреляционные соотношения теплопроводности с физикохимическими свойствами изученных расплавов. Приготовлению безводных трихлоридов редкоземельных металлов посвящено большое количество публикаций. Наиболее крупными обзорами являются работы . РЗМ. Промышленность производит редкоземельные металлы достаточно высокой чистоты. Их хлорирование газообразным хлором непосредственно в расплавленной соли имеет ряд достоинств. Исходные вещества и продукты реакции не содержат кислород и воду. Процесс протекает быстро и во многих случаях его можно организовать перед началом собственного эксперимента в том же самом тигле. Основной недостаток метода в том, что он позволяет получать только разбавленные по ЬпС1з растворы. Другой недостаток состоит в том, что чистые редкоземельные металлы дороже, например, оксидов равной чистоты. Оксиды РЗМ. Промышленность выпускает высокочистые оксиды практически всех редкоземельных металлов. Хотя оксиды РЗМ сами по себе гигроскопичны, они обезвоживаются простым нагреванием. Оксиды дешевле других соединений РЗМ. Для них разработано и апробировано много различных способов хлорирования и можно сделать выбор с учетом, как поставленных задач, так и материальнотехнических возможностей лаборатории. Другие соединения РЗМ. Карбиды, карбонаты, нитраты, оксалаты и другие соли редкоземельных металлов , не имеют существенных преимуществ перед оксидами. В большинстве описанных случаев эти соединения все равно переводились в оксиды термическим разложением.