Вид РИД
Изобретение
Известные способы определения коэффициента теплопроводности твердых тел заключаются в вычислении по известным соотношениям требуемых коэффициентов по известным геометрическим размерам, теплоемкости образца, распределению температуры при нагреве образца до определенной температуры и времени нагрева.
Особенностью предложенного способа является то, что фиксируют время теплового удлинения образца и, нагревая его с одного из торцов, по изменению интерференционной картины определяют тепловое удлинение образца, а искомую величину устанавливают как отношение произведения теплоемкости, длины и удлинения образца к произведению объема образца и времени его теплового удлинения. Это позволяет упростить способ и повысить точность измерений.
Способ основан на том, что свойства твердых тел, в частности их линейные размеры, определяются какими-либо двумя термодинамическими параметрами, например, давлением Р и температурой Т. Следовательно, распространение тепловой энергии вдоль образца сопровождается одновременным тепловым расширением его, прекращающимся в тот момент,- когда температурный градиент в образце становится равным нулю. Таким образом, фиксируя начало и конец теплового расширения, находят время, за которое образец, имевший вначале температуру Т0, принимает во всех своих точках температуру T1. Зная это зремя τ, а также такие характеристики образца, как размеры и теплоемкость, можно определить его коэффициент теплопроводности.
Если один из торцов образца призматической формы имеет температуру Т1, которую вследствие теплопроводности принимает в конце концов весь образец и которая поддерживается с одного торца неизменной в течение всего измерения, то количество теплоты, полученное образцом за время Δt, находят из соотношения
где С -удельная теплоемкость образца;
m - его масса;
K - коэффициент теплопроводности;
S -площадь сечения образца;
- градиент температуры в направлении, перпендикулярном торцу;
ΔТ - изменение температуры образца за время Δt.
Проинтегрировав это выражение во времени по всей длине образца, получим выражение
где - тепловое удлинение образца призматической формы;
- длина образца;
τ - время его теплового удлинения.
Из этого соотношения легко получить выражение для коэффициента K
где V - объем образца; CV - его теплоемкость (CV=С·m).
Наблюдение за изменением длины образца ведется оптическими интерференционными методами.
Способ определения коэффициента теплопроводности твердых тел, заключающийся в измерении истинной теплоемкости образца, его нагреве до определенной температуры, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерений, фиксируют время теплового удлинения образца, и, нагревая с одного из торцов, по изменению интерференционной картины определяют тепловое удлинение образца, а искомую величину определяют как отношение произведения теплоемкости, длины и удлинения образца к произведению объема образца и времени его теплового удлинения.