Varmeledningsevne Måleteknikk

Termisk konduktivitet er en egenskap ved et materiale som bestemmer hvor godt varme kan strømme gjennom materialet. Kjennskap til den termiske ledningsevne for et gitt materiale er viktig når man designer og konstruksjonsstrukturer som inneholder materialet. Det finnes flere metoder for å måle denne egenskapen i materialer, hver med sine egne fordeler og ulemper.

Bevoktet Hot Plate Metode

Denne fremgangsmåten er avhengig av et forsøksapparat som er fullstendig varmeisolert. Anordningen i seg selv består av flere lag, med varmekilden plassert fullstendig omgir materialet. Kjølekilden er plassert i en ende av materialet, og målingene er tatt fra forskjellige steder. Disse forskjeller i temperatur vil bidra til å bestemme den termiske ledningsevnen. I denne fremgangsmåten, er det viktig å oppnå steady-state oppvarmingsbetingelser (dvs. den temperatur ved forskjellige punkter i anordningen ikke endrer seg over tid) som den eksperimentelle metoden tar ikke hensyn til temperaturvariasjoner over tid.

Searle Bar Method

I denne fremgangsmåten blir en stang plassert innenfor den eksperimentelle apparaturen, som isolerer stangen fra eksterne varmekilder. Den ene enden av stangen oppvarmes ved hjelp av damp, mens den andre enden er avkjølt ved hjelp av kaldt vann. Fire termometre er satt opp langs lengden av stangen, og stangen blir avkjølt for en bestemt tidsperiode. Ved hjelp av de innsamlede temperaturer, den medgåtte tid, avstanden mellom termometre, og flere fysiske konstanter, kan den termiske ledningsevnen bli beregnet direkte. Denne metoden brukes vanligvis når materialet er en god varmeleder.

Lee Disc Method

Denne eksperimentelle metoden innebærer å plassere materialet som ledningsevne du ønsker å måle mellom to spesialdesignede plater. Etter å sikre at temperaturen på tvers av platene er konstant, bør man av platene oppvarmes til en viss temperatur, hvoretter oppvarmingskilden bør fjernes. Varme vil bevege seg fra den ene plate til den andre, men må gå gjennom materialet først, noe som vil føre til ytterligere varmetap. Ved å måle forskjellen i temperatur mellom de to plater, er det mulig å bestemme den termiske ledningsevne for materialet mellom platene. Denne metoden er best egnet for materialer som er dårlige ledere.

probe Method

Denne metoden innebærer å drive en kanyle, som anvendes som en probe, inn i materialet for å bestemme ledningsevnen til materialet. Sonden inneholder en varmekilde og et termoelement (for å måle temperaturen). Etter hvert som materialet oppvarmes av sonden, blir temperaturen samtidig måles av sonden. For en viss tid, vil temperaturøkningen av materialet være konstant, før miljøet når en stabil tilstand. Varmeledningsevne kan bestemmes i perioden når temperaturøkningen er konstant.