izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2025-6-69-73izmertech-2416Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSПрименение висмута для изготовления средств передачи единицы удельной теплоёмкости в диапазоне температур 240–520 КThe use of Bismuth for the manufacture of means of transmitting units of specific heat in the temperature range 240–520 Khttps://orcid.org/0000-0003-2072-3997КомпанТ. А.KompanT. A.

Татьяна Андреевна Компан

Санкт-Петербург

Tatiana A. Kompan

St. Petersburg

T.A.Kompan@vniim.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0530-7154КулагинВ. И.KulaginV. I.

Валентин Иванович Кулагин

Санкт-Петербург

Valentin I. Kulagin

St. Petersburg

V.I.Kulagin@vniim.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9160-0826ВласоваВ. В.VlasovaV. V.

Виктория Владимировна Власова

Санкт-Петербург

Viktoriya V. Vlasova

St. Petersburg

V.V.Vlasova@vniim.ruВсероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. МенделееваРоссияD. I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian Federation2025131220257466973Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20252025ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2416

Используемые в настоящее время данные о теплоёмкости висмута получены в 1980-х гг. разными методами с применением различной измерительной аппаратуры. Опубликованные в разных источниках данные отличаются на значение, большее допускаемой погрешности используемых средств измерений и методик, при этом не описаны методы регистрации входных данных и применяемых неунифицированныхметодик статистической обработки. В этой связи невозможно оценить достоверность результатов измерений теплоёмкости висмута. Висмут в чистом виде и в сплавах широко применяется в промышленности и технике, и недостоверность значений его теплоёмкости приводит к нескольким проблемам: отсутствию опорных значений удельной теплоёмкости висмута, необходимых при входном контроле материалов в электротехнической промышленности; завышению допусков при конструкторских расчётах; урезанию рабочих диапазонов сплавов. В статье представлены результаты исследования удельной теплоёмкости чистого висмута в период 2021–2025 гг. Оценены стабильность воспроизведения удельной теплоёмкости висмута при хранении без специальных условий и возможность применения данного материала для контроля шкал температур и средств измерений термического анализа. Полученные результаты будут полезны метрологам и пользователям средств измерений комплексного термического анализа, материаловедам, исследующим теплофизические свойства полуметаллов и слоистых структур, разработчикам электротехнической и приборостроительной отрасли, технологам химической и фармацевтической промышленности.

The currently used data on the heat capacity of Bismuth were obtained in the 1980s. Different methods and different measuring equipment were used to obtain these data. The data on heat capacity published in different sources differ by a value greater than the permissible error of the measuring instruments and techniques used. There is no information in the available sources about the applied methods of registration of input data and statistical processing methods. It is impossible to assess the reliability of the Bismuth heat capacity measurements based on this situation. Bismuth in its pure form and in alloys is widely used in industry and engineering. The unreliability of its heat capacity leads to several problems. The fi rst is the lack of reference values for the specifi c heat capacity of Bismuth, which are necessary for the input control of materials in the electrical industry. The second is overestimation of tolerances during design calculations. The third is the reduction of the working ranges of alloys. The article presents the results of a study of the specifi c heat capacity of pure Bismuth in the period 2021–2025. The stability of reproducing the specifi c heat capacity of Bismuth during storage without special conditions and the possibility of using this material to control temperature scales and measuring instruments for thermal analysis are evaluated. The results obtained will be useful to metrologists and users of measuring instruments for complexthermal analysis, materials scientists investigating the thermophysical properties of semi-metals and layered structures, developers of the electrical and instrument engineering industry, technologists of the chemical and pharmaceutical industries

теплофизические свойстватеплоёмкостьвисмутстабильностьшкала мощностисредства измеренийтермический анализthermophysical propertiesheat capacityBismuthstabilitypower scalemeasuring instrumentsthermal analysisReferencesБеловолов М. И. Висмут – новое в электронной структуре и перспективы применений в волоконных лазерах. Фотон-экспресс, (6(19 0)), 243–244 (2023). https://doi.org/10.24412/2308-6920-2023-6-243-244 ; https://www.elibrary.ru/loaichBelovolov M. I. Bismuth – new in electronic structure and prospects for applications in fi ber lasers. Photon-Express, (6(190)), 243–244 (2023). (In Russ.) https://doi.org/10.24412/2308-6920-2023-6-243-244 ; https://www.elibrary.ru/loaichPeng Xia, Yuan-Jun Song, Yu-Ze Liu, Mei-Xuan Long, Cheng Yang, Xiao-Yang Zhangab, Tong Zhang. Advances in the optical and electronic properties and applications of Bismuth-based semiconductor materials. Journal of Materials Chemistry C, 12(5), 1609–1624 (2024). https://doi.org/10.1039/D3TC03329E ; https://www.elibrary.ru/xfybijPeng Xia, Yuan-Jun Song, Yu-Ze Liu, Mei-Xuan Long, Cheng Yang, Xiao-Yang Zhangab, Tong Zhang. Advances in the optical and electronic properties and applications of Bismuth-based semiconductor materials. Journal of Materials Chemistry C, 12(5), 1609–1624 (2024). https://doi.org/10.1039/D3TC03329E ; https://www.elibrary.ru/xfybijРябов А. В., Трофимов Е. А. Влияние висмута на фазовые равновесия, реализующиеся в системах «железо – легирующий элемент». Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия», 15(4), 142–146 (2015). https://doi.org/10.14529/met150419 ; https://www.elibrary.ru/syedjdRyabov A. V., Trofi mov E. A. Effect of Bismuth on phase equilibria in iron-base binary systems. Bulletin of the South Ural State University. Series “Metallurgy”, 15(4), 142–146 (2015). (In Russ.) https://doi.org/10.14529/met150419 ; https://www.elibrary.ru/syedjdГоршкова А. С., Румянцева В. Д., Миронов А. Ф. Соединения висмута и его комплексы с порфиринами: применение, структура, свойства. Тонкие химические технологии, 13(2), 5–20 (2018). https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-2-5-20 ; https://elibrary.ru/xorgaxGorshkova A. S., Rumyantseva V. D., Mironov A. F. Compounds of Bismuth and its porphyrine complexes: application, structure and properties. Fine Chemical Technologies, 13(2), 5–20 (2018). (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-2-5-20Компан Т. А., Кулагин В. И., Власова В. В. Методические аспекты повышения точности измерения удельной теплоёмкости дифференциальными сканирующими калориметрами. Законодательная и прикладная метрология, (2(164)), 24–29 (2020). https://www.elibrary.ru/ijkwzwKompan T. A., Kulagin V. I., Vlasova V. V. Methodological aspects of improving the accuracy of measuring specifi c heat by differential scanning calorimeters. Legislative and applied Metrology, (2(164)), 24–29 (2020). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/ijkwzwВечер А. А., Гусаков А. Г., Козыро А. А., Полещук П. А Теплоёмкость и термодинамические свойства висмута. Вестник Белорусского государственного университета имени В. И. Ленина. Сер. 2, Химия. Биология. География, (3), 3–5 (1980). https://elib.bsu.by/handle/123456789/319246Vecher A. A., Gusakov A. G., Kozyro A. A., Poleshchuk P. A. Heat capacity and thermodynamic properties of Bismuth. Bulletin of the V. I. Lenin Belarusian State University. Ser. 2, Chemistry. Biology. Geography, (3), 3–5 (1980). (In Russ.) https://elib.bsu.by/handle/123456789/319246Badawi W. A., Brown-Acquaye H. A., Eid A. Heat capacity and thermodynamic properties of Bismuth in the range 333 to 923 K. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 60(10), 3765–3769 (1987). https://doi.org/10.1246/BCSJ.60.3765Badawi W. A., Brown-Acquaye H. A., Eid A. Heat capacity and thermodynamic properties of Bismuth in the range 333 to 923 K. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 60(10), 3765–3769 (1987). https://doi.org/10.1246/BCSJ.60.3765Grønvold F. Heat capacity and termodynamic properties of Bismuth in the range 300 to 950 K. Fusion Characteristics. Acta Chemica Scandinavica, 29A, 945–955 (1975). https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.29a-0945Grønvold F. Heat capacity and termodynamic properties of Bismuth in the range 300 to 950 K. Fusion Characteristics. Acta Chemica Scandinavica, 29A, 945–955 (1975). https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.29a-0945Bronson H. L., MacHattie L. E. The heat capacity of Bismuth from −80° to 120 °C. Canadian Journal of Research, 16a(9), 177–182 (1938). https://doi.org/10.1139/cjr38a-018.Bronson H. L., MacHattie L. E. The heat capacity of Bismuth from −80° to 120 °C. Canadian Journal of Research, 16a(9), 177–182 (1938). https://doi.org/10.1139/cjr38a-018.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.