Физические принципы дифференциальной калориметрии

УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
Э.Э. ГУКАСЯН, Е.П. ПОЖИДАЕВ1, А.П. ЧЕРВОНКИН1
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ КАЛОРИМЕТРИИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
Разработаны физические принципы и метод дифференциальной калориметрии
сегнетоэлектриков.
В настоящее время наиболее точным методом измерения теплоемкости является метод адиабатической калориметрии [1]. С помощью этого
метода оценивается, в частности, составляющая теплоемкости сегнетоэлектриков, соответствующая возникновению спонтанной поляризации
при переходе из параэлектрической в сегнетоэлектрическую фазу. Вклад
этой составляющей в измеряемую величину теплоемкости не превышает
10%, что затрудняет как выделение данной составляющей, так и ее дальнейший анализ.
В данной работе представлен новый подход, позволяющий измерить
только составляющую теплоемкости, отвечающую переходу в сегнетоэлектрическую фазу, не измеряя полной теплоемкости вещества.
Вклад в теплоемкость, отвечающий переходу в сегнетоэлектрическую
фазу, связан с изменением параметра порядка вещества. В случае сегнетоэлектрических жидких кристаллов таким параметром порядка является
ненулевой угол наклона молекул по отношению к смектичеким слоям.
Метод основывается на полученном авторами термодинамическом
тождестве, устанавливающем связь между рассматриваемой составляющей теплоемкости и параметрами сегнетоэлектрика, измеряемыми экспериментально: пироэлектрическим коэффициентом  0 (T )  PC и составT
ляющей диэлектрической восприимчивости  , соответствующей изменению параметра порядка

во внешнем поле
E :   P .
E
Тождество имеет вид:
C  C 0 0  C 0 0  T
 02

и является следствием соотношения Гиббса-Гельмгольца
282
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
(1)
УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
C  T
2F
,
T 2
(2)
если вместо полной свободной энергии F вещества рассматривается та ее
часть, которая соответствует возникновению спонтанного дипольного
упорядочения.
На основе тождества был разработан метод измерения составляющей
теплоемкости, отвечающей переходу в сегнетоэлектрическую фазу, а также были измерены температурные зависимости этой составляющей для
двух жидкокристаллических сегнетоэлектриков.
Главным преимуществом предлагаемого метода по сравнению с традиционным методом адиабатической калориметрии является повышение
точности измерений рассматриваемой составляющей теплоемкости, связанное с отсутствием необходимости экстраполяции теплоемкости
параэлектрической фазы на температурный интервал сегнетоэлектрической фазы для выделения рассматриваемой составляющей теплоемкости.
К преимуществам предлагаемого метода относятся также на два порядка
меньший расход исследуемого вещества; значительное сокращение времени измерений.
Список литературы
1. Стрелков П.Г. , Ицкевич Е.С. , Кострюков В.Н. и др. // ЖФХ. 1954. 28. С.459.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
283