Определение коэффициента теплопроводности абсолютным методом

Теплопроводность часто используется для определения электрофизических параметров проводящих материалов. Теплопроводность материалов зависит от наличия в них примесей, дефектов, вида переносчиков теплоты (фононы, электроны и др.) и механизма их рассеяния. Поэтому измерение коэффициента теплопроводности позволяет не только оценивать параметры теплового режима, но и контролировать качество материала. Коэффициент теплопроводности א определяет количество теплоты, переносимой через единичное сечение при наличии нормального к сечению градиента температуры, численно равного 1 К/м. Поток теплоты Q через сечение S: Q=אS∆T/ ℓ, где ∆T – разность температур между двумя точками; ℓ – расстояние между точками.

В абсолютном методе используется непосредственно данное соотношение. При этом необходимо создать условия для задания определенного теплового потока в исследуемом материале и обеспечить достаточно точное измерение всех параметров, необходимых для вычислений. Типичная схема измерений, позволяющая выполнить эти требования на рис.

Образец 1 с нагревателем и датчиками, размещенный в вакуумируемом сосуде, зажат между металлическими блоками 2 и 3, изготовленными из материала с высокой теплопроводностью (Сu, Аg, Аl), в которые вставлены (зажаты в специальных вырезах) датчики температур 4 «холодной» и «горячей» сторон образца. В блок 3 вмонтирован электронагреватель 5, тепловая мощность которого рассчитывается по измеряемым во внешней цепи току и напряжению питания (Q=lU). Отсутствие газов в объеме обеспечивает отсутствие заметных потерь теплоты через боковые поверхности образца и блоков (не устраняемое при этом тепловое излучение остается основным источником погрешности, поэтому для его уменьшения иногда дополнительно устанавливают тепловые экраны). Для уменьшения погрешности измерения проводят на малом перепаде температур и используют образцы большого сечения и малой длины.

Поиск по сайту: