Emissivity of group V elements periodic table in a wide temperature range

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of a study of the normal integral emissivity of the elements of group V of the Periodic system in the solid–liquid temperature range are presented. The choice of research objects – metallic vanadium, antimony and bismuth, is justified by the absence of data on the emissivity of these elements in the open press. The measurement method is absolute radiation. The experimental data obtained on the normal integral emissivity within each of the phases of the state of the elements monotonically increase. The emissivity jumps are positive or negative and depend on the individual physico-chemical parameters of the studied elements. A theoretical calculation of the emissivity of the studied elements according to the Foot approximation was carried out and analyzed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. V. Kosenkov

Kazan National Research Technological University

Author for correspondence.
Email: dmi-kosenkov@yandex.ru
Russian Federation, Kazan

V. V. Sagadeev

Kazan National Research Technological University

Email: dmi-kosenkov@yandex.ru
Russian Federation, Kazan

References

  1. Siegel R., Howell J.R. Thermal Radiation Heat Transfer. NY: Taylor & Francis Group, 2010. 946 p.
  2. Fukuyama H. High-Temperature Measurements of Materials // Heidelberg: Springer Berlin, 2009. 204 p.
  3. Излучательные свойства твердых материалов. Справочник, под ред. чл.-кор. АН СССР А.Е. Шейндлина. М.:, Энергия, 1974. 472 с.
  4. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур. М.: Наука, 1982. 296 с.
  5. Touloukian Y.S. Thermophysical properties of matter [the TPRS data series]. Vol. 7. Thermal radiative properties – metallic elements and alloys. New York: Springer Science, 1970. 1594 p.
  6. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991. 432 с.
  7. Адамов Е.О., Драгунов Ю.Г., Орлов В.В. и др. Машиностроение. Машиностроение ядерной техники. Т. 4. Кн. 1. М.: Машиностроение, 2005. 960 с.
  8. Bobkov V.P., Fokin L.R., Petrov. E.E. et al. Thermophysical properties of materials for nuclear engineering: A tutorial and collection of data. Vienna: International Atomic ENergy Agency, 2008. 191 p.
  9. Хрущев Б.И. Структура жидких металлов. Ташкент: Фан, 1970. 111 с.
  10. Справочник по конструкционным материалам: Справочник, под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. М: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 640 с.
  11. Chusov I.A., Pronyayev V.G., Novikov G.Ye. et al. Correlations for calculating the transport and thermodynamic properties of lead-bismuth eutectic // Nuclear Energy and Technology. 2020. V. 6. № 2. Р. 125–130.
  12. Новиков Г.Е., Обысов Н.А., Чусов И.А. и др. Расчетно-экспериментальное обоснование полуэмпирических соотношений для определения термодинамических и транспортных свойств жидкого висмута // ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. 2020. № 2. C. 43–53.
  13. Алчагиров Б.Б., Мозговой А.Г., Шампаров Т.М. Плотность расплавленного висмута при высоких температурах // ТВТ. 2004. Т. 42. № 3. С. 487–490.
  14. Станкус С.В., Хайрулин Р.А., Мозговой А.Г. Экспериментальное исследование плотности висмута в конденсированном состоянии в широком интервале температур // ТВТ. 2005. Т. 43. № 3. С. 374–384.
  15. Савченко И.В., Станкус С.В., Агажанов А.Ш. Измерение теплопроводности и температуропроводности жидкого висмута в интервале температур 545–970 К // ТВТ. 2013. Т. 51. № 2. С. 315.
  16. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4-х т. / Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. – 3-е изд., перераб. и расширен. – Т. IV. Кн. 1. М.: Наука, 1982. 623 с.
  17. Bedford R.E., Bonnier G., Maas H. et al. Recommended values of temperature on the International Temperature Scale of 1990 for a selected set of secondary reference points // Metrologia. 1996. V. 33. № 2. P. 133–154.
  18. Косенков Д.В., Сагадеев В.В., Аляев В.А. Степень черноты ряда металлов VIII группы периодической системы // Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28. № 6. С. 951–956.
  19. Косенков Д.В., Сагадеев В.В., Аляев В.А. Исследование теплового излучения элементов подгруппы титана с учетом фазовых переходов // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 7. С. 1090–1092.
  20. Бураковский Т., Гизиньский Е., Саля А. Инфракрасные излучатели. Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1978. 408 с.
  21. Линева В.И., Синева М.А., Морозов И.В. и др. Термодинамические свойства ванадия в конденсированном состоянии // ТВТ. 2020. Т. 58. № 1. С. 41–46.
  22. Arblaster J.W. Thermodynamic Properties of Vanadium // J. Phase Equilib. Diffus. 2017. V. 38. P. 51–64.
  23. Станкус С.В. Плотность ванадия и хрома при высоких температурах // ТВТ. 1993. Т. 31. № 4. С. 565–568.
  24. Шпильрайн Э.Э., Пелетский В.Е., Костановский А.В. Интегральная нормальная излучательная способность ванадия в температурном диапазоне 1300÷2000 K // ТВТ. 1979. Т. 14. № 1. С 223–224.
  25. Desai P.D., James H.M., Ho C.Y. Electrical resistivity of vanadium and zirconium // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1984. V. 13. № 4. P. 1097–1130.
  26. Воронин Л.К., Меркульев А.Н., Неймарк Б.Е. Некоторые физические свойства ванадия // ТВТ. 1970, Т. 8. № 4. С. 780–783.
  27. Paradis P.-F., Ishikawa T., Aoyama T. et al. Thermophysical properties of vanadium at high temperature measured with an electrostatic levitation furnace// J. Chem. Thermodynamics. 2002. V. 34. Р. 1929–1942.
  28. Cezairliyan A., Righini F., McClure J. L. Simultaneous measurements of heat capacity, electrical resistivity and hemispherical total emittance by a pulse heating technique: vanadium 1500 to 2100 K // Journal of research of the Notional Bureau of Standards - A. Physics and Chemistry. 1973. V. 78A. № 2. P. 143–147.
  29. Ishikawa Т., Koyama С., Nakata Y. et al. Spectral emissivity, hemispherical total emissivity, and constant pressure heat capacity of liquid vanadium measured by an electrostatic levitator // J. Chem. Thermodynamics. 2021. V. 163. P. 106598–106605.
  30. Григорович В.К. Металлическая связь и структура металлов. М.: Наука, 1988. 294 с.
  31. Глазов В.М., Айвазов А.А. Энтропия плавления металлов и полуметаллов. М.: Металлургия, 1980. 172 с.
  32. Татаринова Л.И. Структура твердых аморфных и жидких веществ. М.: Наука, 1983. 152 с.
  33. Gasser J.G., Kleim R. Electrical resistivity of some liquid cadmium antimony alloys as a function of temperature. // Journal de Physique Lettres. 1975. V. 36. № 4. P. 93–95.
  34. Newport R.J., Gurman S.J., Howe R.A. The resistivity and thermoelectric power of liquid antimony // Philosophical Magazine B. 1980. V. 42. № 4. P. 587–591.
  35. Pietenpol W.B., Miley H.A. Electrical resistivities and temperature coefficients of lead, tin, zinc and bismuth in the solid and liquid states // Physical Review. 1929. V. 34. P. 188–1600.
  36. Sobolev V. Database of Thermophysical Properties of Liquid Metal Coolants for GEN-IV. 2nd Edition, Scientific Report of the Belgian Nuclear Research Centre, Belgium, 2011. 173 p.
  37. Miller R.R., Lyon R.N. et al. Physical Properties of Liquid Metals, Liquid Metals Handbook. / R.N. Lyon (ed.), 2nd edition. Report NAVEXOS P 733. – Atomic Energy Commission and Dept. of the Navy, Washington, USA, 1954.
  38. Cusack N., Enderby J.E. A note on the resistivity of liquid alkali and noble metals // Proc. Phys. Soc., 1960. V. 75. P. 395–401.
  39. Bretoneet J.L. Conductivite electrique des metaux liquids // Techniques de l’Ingenieur, Materiaux Metal-Liques. 1988, M153, Form M69.
  40. Beyer R.T., Ring E.M. Sound propagation in liquid metals // In: Liquid Metals Chemistry and Physics. 1972. P. 411–430.
  41. Gale W.F., Totemeier T.C. Smithells Metals Reference Book. Amsterdam: Elsevier. 2004. 602 р.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of εtn of vanadium on temperature: ● – authors’ experiment; ○ – [24]; dashed line – calculation using Foot’s approximation.

Download (19KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of εth of vanadium on temperature: ● – authors’ recalculation; solid lines – [26]; dash-and-dot line – [27]; dashed line – [28]; – [29].

Download (17KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of εtn of antimony on temperature: ● – authors’ experiment; dashed line – calculation using Foot’s approximation.

Download (16KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of εtn of bismuth on temperature: ● – authors’ experiment; dashed and dash-and-dot lines – calculation using Foot’s approximation.

Download (16KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».