ГОСТРГосударственнаясистемаобеспеченияединстваизмеренийГСИСтандартныесправочныеданныеТеплопроводностьтвердыхрастворов–вдиапазонетемпературотКдоК ГОСТ Р 8.1013-2022
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
СТАНДАРТНЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
ОКС 17.020
Дата введения 2023-12-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "Предприятие устойчивого развития"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 180 "Стандартные справочные данные о физических константах и свойствах веществ и материалов"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 4 октября 2022 г. N 1050-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:
ГОСТ Р 34100.3 /ISO/IEC Guide 98-3:2008* Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
к | - | коэффициент теплопроводности, Вт·м · К ;
|
- | стандартная неопределенность результата измерения коэффициента теплопроводности, Вт·м · К ;
| |
U(к) | - | расширенная неопределенность результата измерения коэффициента теплопроводности, Вт·м · К ;
|
- | значения коэффициента теплопроводности, полученные в эксперименте, Вт·м · К ;
| |
- | значения коэффициента теплопроводности, рассчитанные по аппроксимационным уравнениям, Вт·м · К ;
| |
- | относительное отклонение значений коэффициента теплопроводности, рассчитанных по аппроксимационным уравнениям, от экспериментальных данных, %;
| |
- | неисключенная систематическая погрешность методики измерения теплопроводности, Вт·м · К . |
4 Общие положения
4.2 В настоящем стандарте приведены основные параметры, применяемые при расчетах. Остальные параметры приведены в [1].
Таблица 1 - Содержание примесей в лантане
La, ат.% | Другие РЗЭ, ат.% | Ca, ат.% | Cu, ат.% | Fe, ат.% | Ta, Mo, ат.% | Другие примеси, ат.% |
99,79 | 0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,09 |
На втором этапе из порошкообразного вещества прессуют образцы при давлении 1 ГПа. Все операции с порошком, в том числе и прессование, проводят в атмосфере инертного газа (аргона). Спрессованные образцы помещают в двойные ампулы из оптического кварцевого стекла, заполненные аргоном, для проведения гомогенизирующего отжига. Отжиг проводят при температуре 1273 К-1373 К.
Третий этап - высокотемпературный отжиг в индукционной печи при температуре 1600 К, которая достигается медленным нагревом (со скоростью примерно 15 град/мин) для исключения возможного при быстром нагреве улетучивания теллура. Отожженные образцы затем плавятся. Плавление и кристаллизация полученного соединения осуществляется в заваренных танталовых или молибденовых тиглях при медленном опускании ампулы с расплавом через индуктор. В результате образовываются плотные поликристаллические слитки диаметром 8 мм и длиной 50 мм.
Контроль однородности образцов осуществляется по данным термоэдс различных участков слитка прибором [21]. Если термоэдс отличается при измерениях разных участков слитка, то проводится дополнительный отжиг. Для этого заваренный молибденовый тигель со слитком помещается в двойные ампулы из оптического кварцевого стекла, и слиток отжигается при 1400 К-1500 К в течение 80-100 часов.
Состав полученных образцов контролируется по данным газохроматографического [22] и химического анализов с точностью до 0,015% масс. Анализы проводят на содержание лантана и теллура в соединении.
5 Методика определения теплопроводности
6 Оценка неопределенностей результатов измерений коэффициента теплопроводности
Расчеты неопределенности результатов измерения коэффициента теплопроводности проводят в соответствии с ГОСТ 34100.3.
Расширенную неопределенность вычисляют по формуле
Для доверительной вероятности Р=0,95 (рекомендуется в ГОСТ 34100.3) коэффициент охвата k=2.
Приведенные в таблицах значения U(к) вычислены по формуле (2).
7 Стандартные справочные данные
Из таблиц Б.1-Б.6 приложения Б следует, что данное отклонение не превышает 2%, что составляет величину, меньшую суммарной погрешности эксперимента.
Приложение А
(обязательное)
Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К | Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К |
80 | 2,27 | 0,053 | 245 | 2,75 | 0,097 |
110 | 2,34 | 0,059 | 275 | 2,84 | 0,106 |
140 | 2,42 | 0,067 | 305 | 2,90 | 0,115 |
170 | 2,52 | 0,075 | 335 | 2,96 | 0,123 |
200 | 2,61 | 0,083 | 365 | 2,98 | 0,131 |
230 | 2,71 | 0,092 | 395 | 2,98 | 0,137 |
240 | 2,74 | 0,095 | 405 | 2,98 | 0,139 |
Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К | Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К |
80 | 2,08 | 0,048 | 245 | 2,65 | 0,093 |
110 | 2,20 | 0,056 | 275 | 2,73 | 0,102 |
140 | 2,32 | 0,064 | 305 | 2,79 | 0,110 |
170 | 2,43 | 0,072 | 335 | 2,83 | 0,118 |
200 | 2,52 | 0,080 | 365 | 2,87 | 0,126 |
230 | 2,61 | 0,089 | 395 | 2,89 | 0,133 |
240 | 2,64 | 0,092 | 405 | 2,90 | 0,136 |
Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К | Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К |
80 | 2,20 | 0,051 | 245 | 2,38 | 0,084 |
110 | 2,21 | 0,056 | 275 | 2,41 | 0,090 |
140 | 2,24 | 0,062 | 305 | 2,45 | 0,097 |
170 | 2,28 | 0,068 | 335 | 2,46 | 0,103 |
200 | 2,31 | 0,074 | 365 | 2,47 | 0,108 |
230 | 2,35 | 0,080 | 395 | 2,44 | 0,112 |
240 | 2,37 | 0,082 | 405 | 2,44 | 0,114 |
Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К | Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К |
80 | 2,89 | 0,067 | 245 | 1,66 | 0,058 |
110 | 2,55 | 0,065 | 275 | 1,56 | 0,058 |
140 | 2,27 | 0,063 | 305 | 1,49 | 0,059 |
170 | 2,04 | 0,061 | 335 | 1,44 | 0,060 |
200 | 1,86 | 0,059 | 365 | 1,40 | 0,062 |
230 | 1,71 | 0,058 | 395 | 1,38 | 0,064 |
240 | 1,67 | 0,058 | 405 | 1,37 | 0,064 |
Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К | Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К |
80 | 2,69 | 0,062 | 245 | 1,44 | 0,051 |
110 | 2,29 | 0,058 | 275 | 1,38 | 0,052 |
140 | 1,99 | 0,055 | 305 | 1,34 | 0,053 |
170 | 1,76 | 0,052 | 335 | 1,31 | 0,055 |
200 | 1,59 | 0,051 | 365 | 1,26 | 0,055 |
230 | 1,48 | 0,050 | 395 | 1,20 | 0,055 |
240 | 1,46 | 0,051 | 405 | 1,17 | 0,055 |
Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К | Т, К | к, Вт·м · К | U(к), Вт·м · К |
80 | 2,24 | 0,052 | 245 | 1,11 | 0,039 |
110 | 1,91 | 0,048 | 275 | 1,04 | 0,039 |
140 | 1,64 | 0,045 | 305 | 0,98 | 0,039 |
170 | 1,43 | 0,042 | 335 | 0,94 | 0,039 |
200 | 1,28 | 0,041 | 365 | 0,89 | 0,039 |
230 | 1,16 | 0,040 | 395 | 0,84 | 0,039 |
240 | 1,12 | 0,039 | 405 | 0,82 | 0,038 |
Приложение Б
(обязательное)
Таблицы отклонений первичных экспериментальных данных о коэффициенте теплопроводности от расчетных
T, K | , Вт·м · К | , Вт·м · К | , % |
82,14 | 2,27 | 2,272 | -0,09 |
116,31 | 2,38 | 2,356 | 1,01 |
152,58 | 2,45 | 2,462 | -0,49 |
200,96 | 2,65 | 2,616 | 1,28 |
252,76 | 2,76 | 2,775 | -0,54 |
302,13 | 2,89 | 2,899 | -0,31 |
334,01 | 2,96 | 2,955 | 0,17 |
375,55 | 2,97 | 2,987 | -0,57 |
403,82 | 3,00 | 2,978 | 0,73 |
T, K | , Вт·м · К | , Вт·м · К | , % |
81,65 | 2,08 | 2,084 | -0,19 |
122,52 | 2,27 | 2,252 | 0,79 |
161,25 | 2,38 | 2,397 | 0,71 |
207,18 | 2,57 | 2,548 | 0,86 |
257,84 | 2,68 | 2,686 | -0,22 |
296,34 | 2,76 | 2,770 | -0,36 |
333,12 | 2,84 | 2,832 | 0,28 |
379,89 | 2,87 | 2,882 | -0,42 |
401,19 | 2,91 | 2,894 | 0,55 |
T, K | , Вт·м · К | , Вт·м · К | , % |
80,17 | 2,20 | 2,204 | -0,18 |
109,41 | 2,21 | 2,212 | -0,09 |
151,76 | 2,25 | 2,248 | 0,09 |
205,56 | 2,32 | 2,318 | 0,09 |
263,00 | 2,42 | 2,400 | 0,83 |
308,40 | 2,42 | 2,449 | -1,20 |
328,40 | 2,47 | 2,462 | 0,33 |
380,62 | 2,47 | 2,460 | 0,40 |
401,68 | 2,44 | 2,440 | 0 |
T, K | , Вт·м · К | , Вт·м · К | , % |
82,22 | 2,89 | 2,867 | 0,80 |
125,9 | 2,42 | 2,399 | 0,87 |
180,71 | 1,98 | 1,972 | 0,40 |
218,58 | 1,75 | 1,765 | -0,86 |
246,55 | 1,65 | 1,650 | 0 |
303,24 | 1,49 | 1,494 | -0,27 |
338,57 | 1,44 | 1,435 | 0,35 |
372,48 | 1,4 | 1,396 | 0,28 |
383,8 | 1,39 | 1,385 | 0,36 |
404,61 | 1,37 | 1,367 | 0,22 |
T, K | , Вт·м · К | , Вт·м · К | , % |
82,04 | 2,71 | 2,664 | 1,70 |
100,80 | 2,41 | 2,406 | 0,17 |
129,24 | 2,08 | 2,087 | -0,34 |
163,22 | 1,79 | 1,803 | -0,73 |
190,22 | 1,65 | 1,642 | 0,53 |
230,10 | 1,48 | 1,483 | -0,20 |
297,07 | 1,35 | 1,355 | -0,37 |
314,90 | 1,34 | 1,333 | 0,52 |
377,13 | 1,24 | 1,242 | -0,16 |
388,79 | 1,22 | 1,215 | 0,41 |
402,65 | 1,19 | 1,176 | 1,18 |
T, K | , Вт·м · К | , Вт·м · К | , % |
81,54 | 2,24 | 2,221 | 0,85 |
127,69 | 1,74 | 1,744 | -0,23 |
150,87 | 1,55 | 1,560 | -0,64 |
180,30 | 1,37 | 1,375 | -0,36 |
224,68 | 1,18 | 1,176 | 0,34 |
254,09 | 1,08 | 1,085 | -0,46 |
301,52 | 0,99 | 0,987 | 0,30 |
321,32 | 0,96 | 0,956 | 0,42 |
345,31 | 0,91 | 0,921 | -1,21 |
375,37 | 0,87 | 0,875 | -0,57 |
392,86 | 0,84 | 0,844 | -0,47 |
Библиография
[1] | Жузе В.П., Голикова О.А., Сергеева В.М., Рудник И.М. Электрические свойства и теплопроводность редкоземельных халькогенидов типа //ФТТ. 1971. Т.13. N 3. С.811-814
|
[2] | Лугуев С.М., Оскотский В.С., Васильев Л.Н., Быстрова В.Н., Комарова Т.И., Смирнов И.А. Особенности теплопроводности системы - //ФТТ. 1975. Т.17. N 11. С.3229-3233
|
[3] | Лугуев С.М., Смирнов И.А. Высокотемпературная теплопроводность //ФТТ. 1977. Т.19. N 4. С.1209-1210
|
[4] | Голикова О.А., Рудник И.М. Механизмы проводимости и термоэлектрическая эффективность халькогенидов редкоземельных элементов//Неорган. материалы. 1978. Т.14. N 1. С.17-20
|
[5] | May A.F., Fleureal J.-P., Snyder G.J. Thermoelectric performance of lanthanum telluride produced via mechanical alloying//Phys. Rev. 2008. V. B78. N 12. P.125205 (12 p.)
|
[6] | Cheikh D., Hogan B.E., Vo T., Von Allmen P., Lee K., Smiadak D.M., Zevalkink A., Dunn B.S., Fleurial J.-P., Bux S.K. Praseodymium telluride: A high-temperature, high-ZT thermoelectric material//Joule. 2018. V. 2. P.698-709
|
[7] | Brown S.R., Kauzlarich S.M., Gascoin F., Snyder G.J. : New High Efficiency Thermoelectric Materials for Power Generation//Chem Mater. 2006. V. 18. N 7. P.1873-1877
|
[8] | Toberer E.S., Brown S.R., Ikeda T., Kauzlarich S.M., Snyder G.J. High fthermoelectric efficiency in lanthanum doped //Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. 062110 (3pp)
|
[9] | Hendricks T.E. Thermoelectric Generator Energy Harvesting Research at NASA-JPL - Where We are now & Where Can We Go//Rep. at Mc Master Inst. of Energy Studies. Hamilton, Ontario, Canada. 2016
|
[10] | Hu Y., Cerretti G., Wille E.L.K., Bux S.K., Kauzlarich S.M., The remarkable crystal chemistry of the structure type, magnetic and thermoelectric properties//J. Solid State Chem. 2019. V. 271, N 1. P.88-102
|
[11] | Perez C.J., Wood M., Ricci F., Yu G., Vo T., Bux S.K., Hautier G., Rignanese G.-M., Snyder G.J., Kauzlarich S.M. Discovery of multivalley Fermi surface responsible for the high thermoelectric performance in and //Sci. Adv. 2021. V. 7. N 4. P.9439 (9p.)
|
[12] | Лугуев С.М., Смирнов И.А., Лугуева Н.В. Методика ГСССД МЭ 218-2014. Методика экспериментального определения теплопроводности твердых тел в диапазоне температур 80-450 К/Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия. , 2014. 30 с. Деп. в ФГУП "" 31.03.2014 г., N 912а - 2014 кк
|
[13] | Snyder G.J., Toberer E.S. Complex Thermoelectric Materials//Nat. Mater. 2008. V. 7. P.105-114
|
[14] | Fleurial J.-P. Thermoelectric power generation materials: Technology and application opportunities//JOM 2009. V. 61. P.74-85
|
[15] | Toberer E.S., Brown S.R., Ikeda T., Kauzlarich S.M., Snyder G.J. High thermoelectric efficiency in lanthanum doped //Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. 062110 (3pp)
|
[16] | Caillat T., Firdosy S., Li B.C-Y., Huang C.-K., Cheng B., Chase J., Arakelian T., Lara L., Fleurial P. Progress Status of the Development of High-Efficiency Segmented//Nucl. Emerg. Techn. Space. 2012. P.3077-3078
|
[17] | Smith M.B.R., Whiting C., Barklay C. Nuclear Consideration for the Application of Lanthanum Telluride in Future Radioisotope Power Systems//2019 IEEE Aerospace Conference. IEEE, 2019. P.1-11
|
[18] | Baranowski L.L., Warren E.L., Toberer E.S. High Temperature High-Efficiency Solar Thermoelectric Generators//J. Electronic Mater. 2014. V. 43. N 6. P.2348-2355
|
[19] | Olsen M.R., Warren E.L., Parilla P.A., Toberer E.S., Kennedy C.E., Snyder G.J., Firdosy S.A., Nesmith B., Zakutaev A., Goodrich A., Turachi C.S., Netler J., Gray M.H., Ndione P.F., Tirawat R., Baranowski L.L., Gray A.A. High-temperature, high-efficiency solar thermoelectric generator prototype//Energy Procedia. 2014. V. 49. P.1460-1469
|
[20] | Голубков А.В., Жукова Т.Б., Сергеева В.М. Синтез халькогенидов редкоземельных элементов//Неорган. материалы. 1966. Т.2. N 1. С.77-80
|
[21] | Лугуев С.М., Лугуева Н.В. Методика ГСССД МЭ 276 - 2019. Методика экспериментального определения однородности твердых полупроводниковых материалов/Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы. М., 2019. 20 с. Деп. в ФГУП "ВНИИМС" 22.03.2019 г., N 268а - 2019 кк
|
[22] | Чучалина Л.С., Васильева И.Г., Камарзин А.А., Соколов В.В. Косвенный газохроматографический метод определения состава сульфидов лантана//ЖАХ. 1978. Т. 33. N 1. C.190-192 |
УДК 536.21:006.354 |
| ОКС 17.020 |
| ||
Ключевые слова: стандартные справочные данные, вещества, материалы, свойства, теплопроводность, неопределенность |