JUIN 987 PAGE /7. DOMAINE D'APPLICATION Cette méthode est applicable aux produits pyrotechniques.. PRINCIPE La chaleur de combustion sous oxygène d'une poudre est calculée à partir de la mesure de l'élévation de température de l'eau du calorimètre effectuée à l'aide d'un thermomètre ou d'une sonde thermométrique. Les poudres sont brûlées dans une bombe calorimétrique. 3. APPAREILLAGE 3. Bombes calorimétriques de 300 cm 3 à 500 cm 3 environ en acier inoxydable et étanche aux gaz. 3. Calorimètre adiabatique. 3.3 Thermomètres calorimétriques gradués au /00 ème de degré ou sonde équivalente éventuellement équipée d'un système d'enregistrement. 3.4 Creuset de platine pouvant contenir les pastilles. 3.5 Lunette viseur pour l'observation des graduations des thermomètres. 3.6 Fil de fer (Diamètre = 0, mm) ou fil Parr (Diamètre = 0,5 mm). 3.7 Presse à pastiller, capable de constituer des pastilles de poudres de g environ. 4. REACTIFS 4. Acide benzoïque étalon convenablement séché pour calorimétrie. 4. Etalon secondaire : trinitrotoluène spécialement purifié. 4.3 Coton nitré, sous forme de mèche, de chaleur de combustion mesurée, ou fil Parr de chaleur de combustion connue. 4.4 Oxygène contenu dans une bouteille de gaz comprimé. 4.5 Soude titrée environ N/0. 4.6 Phénophtaléine.
JUIN 987 PAGE /7 5. MODE OPERATOIRE 5. Détermination de l'équivalent en eau du calorimètre Cette opération doit être effectuée au moins une fois par an et à chaque modification du calorimètre ou changement d'une pièce de l'appareillage. 5.. A l'aide d'acide benzoïque 5... Préparation de la bombe Prendre de l'acide benzoïque séché au moins une nuit sous vide sulfurique et en constituer une pastille d'environ g, exactement pesée. Mettre la pastille ainsi préparée dans une capsule et adapter cette capsule sous son support. Tendre le fil (3.6) entre les électrodes et nouer au milieu du fil la mèche de coton nitré, exactement pesée, de longueur telle qu'elle vienne reposer dans le fond de la capsule, sous la pastille d'acide benzoïque. Verser à la pipette cm 3 d'eau dans le fond de la bombe fermer ensuite cette dernière en serrant le couvercle sur le corps de manière à assurer l'étanchéité aux gaz, puis remplir la bombe d'oxygène jusqu'à une pression de 5 kg/cm ². Nota : L'utilisation de fil Parr de chaleur de combustion connue permet dans certains cas d'éviter l'utilisation de la mèche de coton nitré et donc l'introduction d'eau. 5... Installation de la bombe dans le calorimètre Introduire dans le seau calorimétrique une quantité d'eau approximativement à 0 C de masse connue et suffisante pour recouvrir la bombe sur une hauteur de cm. Mettre le seau dans l'enceinte du calorimètre en le faisant reposer sur les pointes de caoutchouc prévues à cet usage. Introduire la bombe dans le seau à l'aide du système approprié. Brancher les fils électriques à leurs fiches respectives (voir notice du calorimètre). Fermer le couvercle du calorimètre.
JUIN 987 PAGE 3/7 Monter le dispositif d'agitation du seau et de l'enceinte extérieure. Placer le thermomètre au /00 ème de degré ou la sonde dans son alvéole de telle manière que le réservoir plonge dans l'eau du seau calorimétrique. 5...3 Mise à feu et lecture des températures La mise à feu doit être effectuée à une température t o (voisine de 0 C) de l'eau contenue dans le calorimètre. Monter la température de l'enceinte extérieure jusqu'à t o + C environ. Couper alors le chauffage puis mettre en marche la régulation de température de l'eau du seau calorimétrique. Quand l'équilibre enceinte interne/enceinte externe est réalisé (au bout de 0 minutes environ), noter toutes les minutes pendant 5 minutes, la température afin de contrôler la stabilité de la température initiale t o. Appuyer sur le bouton de mise à feu. Noter les températures toutes les minutes jusqu'à obtenir une température maximale stable t n. Dans le cas d'un appareil automatique, la mise à feu se déclenche dès que l'équilibre est atteint à la température t o. Le comptage s'arrête dès que l'équilibre est atteint à t n. 5...4 Dosage de l'acide nitrique formé Une fois le tir terminé, sortir la bombe du seau calorimétrique, l'ouvrir, la laver intérieurement deux fois avec 50 cm 3 d'eau distillée en recueillant les eaux de lavage dans un bêcher. Déterminer l'acide nitrique contenu dans ces eaux par dosage avec de la soude titrée en présence de phénophtaléine. 5.. A l'aide de l'étalon secondaire Opérer en tous points comme il vient d'être écrit au paragraphe 5... en utilisant au lieu d'acide benzoïque l'étalon secondaire 4. (trinitrotoluène pur).
JUIN 987 PAGE 4/7 5. Détermination de la chaleur de combustion d'une poudre propulsive 5.. Préparation de l'échantillon L'échantillon de poudre à tirer est broyé finement et éventuellement tamisé de façon à être divisé en particules de dimensions inférieures à 0,84 mm. La poudre est ensuite séchée 4 h sous vide sur chlorure de calcium sur une épaisseur inférieure à 5 mm. 5.. Préparation de la bombe Suivre intégralement ce qui est indiqué aux paragraphes 5..., 5..., 5...4. et 5...4. Calculer ensuite la chaleur de combustion comme indiqué au paragraphe 6. 6. EXPRESSION DES RESULTATS 6. Équivalent en eau du calorimètre K Le calcul des quantités de chaleur dégagées par la combustion de l'étalon calorimétrique, de la mèche de coton nitré, et de la formation de l'acide nitrique dans la bombe calorimétrique s'effectue à l'aide de la formule générale suivante : H = K t = M h et où + M h = z d' où H K = t Mh + Mh = t + z H : quantité de chaleur dégagée dans le calorimètre, en calories K : équivalent en eau du calorimètre, calories/ C (équivalent en eau exprimé en g x capacité thermique massique de l'eau, cal/g C) t : élévation de température due à la combustion de l'étalon calorimétrique (M h ), à la combustion de la mèche de coton nitré (M h ) et à la formation d'acide nitrique (z) M : masse de la prise d'essai de l'étalon calorimétrique, g h i : chaleur de combustion de l'étalon calorimétrique, cal/g M : masse de la mèche de coton nitré, g h : chaleur de combustion de la mèche de coton nitré, cal/g z : chaleur de formation de l'acide nitrique, cal.
JUIN 987 PAGE 5/7 Nota On obtient z par la relation : z = 3,8 Nn où N : normalité de la soude utilisée pour le dosage n : volume de soude nécessaire pour le dosage, cm 3. La valeur de t pourra être modifiée par la correction d'émergence em due au thermomètre. 6. Chaleur de combustion d'une poudre La chaleur de combustion d'une poudre est calculée à l'aide de la formule générale établie précédemment (6.) où la poudre remplace l'étalon calorimétrique. Dans le cas : M : masse de la prise d'essai de poudre, g H : chaleur de combustion de la poudre, cal/g. La chaleur de combustion de la poudre est donc obtenue par l'expression : h K t - Mh = M z 7. RENSEIGNEMENTS COMPLEMENTAIRES 7. Quelques données numériques l'acide benzoïque C = 0,87 cal/g C à 0 C l'oxygène C = 0,575 cal/g C à 0 C l'eau C = 0,99883 cal/g C à 0 C la poudre C = 0,3 cal/g C à 0 C chaleur de combustion de l'acide benzoïque U = 638 cal/g Nota Pour les calculs courants, on peut, sans erreur appréciable, utiliser la valeur,0 comme chaleur spécifique de l'eau à 0 C.
JUIN 987 PAGE 6/7 7. Il y a intérêt à monter l'installation calorimétrique dans une pièce dont la température varie peu. Un écart maximum de ±,5 C est souhaitable. 7.3 Il est utile de prévoir un dispositif électrique permettant de vérifier que les contacts sont bien établis dans la bombe et le fil d'allumage, avant de procéder à la mise à feu.
JUIN 987 PAGE 7/7 CAPSULE DE PLATINE CAPSULE DE PLATINE AUTRE MODÈLE Échelle /