Aparatura pro měření hustoty umožňuje měření hustoty podchlazených metastabilních tekutin, např. podchlazené ultračisté vody, mořské vody či těžké vody (D2O), při konstantním tlaku. Systém umožňuje měření izotermické stlačitelnosti při tlacích do 200 MPa (1974 atmosfér) a teplotách do – 40 °C. Hlavním cílem výzkumu je napomoci objasnit a popsat anomálie podchlazené vody při nízkých teplotách a vysokých tlacích.
 |
 |
| a) | b) |
Měření hustoty podchlazené vody je založeno na srovnávacím měření ve dvou křemenných kapilárách ve vertikální poloze s vnitřním průměrem kolem 0,3 mm. Kapiláry prochází vysokotlakou celou z nerezu osazenou safírovými sklíčky, která umožňují pozorovat výšku vodních sloupců uvnitř kapilár pomocí objektivu a digitální kamery. Vysokotlaká cela je držena při konstantní teplotě blízké teplotě okolí.
Křemenné kapiláry jsou umístěny v ochranném plášti zaplaveném teplosměnnou (iontovou) kapalinou s nízkým bodem tuhnutí. Tlak v celém systému je vyvolán dusíkem stlačovaným pomocí vysokotlakého kompresoru. Vodní sloupce v křemenných kapilárách jsou shora uzavřeny několikamilimetrovou vrstvou rtuti zabraňující rozpouštění dusíku ve vodě a případnému následnému vzniku bublin při jeho uvolnění při náhlém poklesu tlaku.
Spodní část obou kapilár prochází tepelným výměníkem, ve kterém dochází ke změně hustoty kapaliny vlivem změny teploty. Tepelný výměník lze střídavě připojit ke dvěma termostatickým cirkulačním lázním s technickým lihem. První lázeň pracuje při měřené teplotě, např. – 15 °C, druhá pak při referenční teplotě blízké teplotě okolí. Tepelný výměník má nízkou tepelnou kapacitu, což společně s použitím dvou nezávislých termostatických lázní umožňuje rychlou stabilizaci teploty s přesností ± 0.02 °C v řádu několika minut. Použití dvou kapilár, jedné dlouhé a jedné krátké, umožňuje eliminovat vliv oblasti teplotního přechodu v tepelném výměníku na základě porovnání výšek sloupců kapaliny v obou kapilárách.
© 2008 – 2018 Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i. 
