用闪光法测量热扩散系数

Fouad A.Saad/Shutterstock

热扩散率是指当温度随时间变化时，热通过传导在介质中传播的速度。它是一种热物理性质，其值与热的传播速度成正比。

下式显示了热扩散率之间的关系α,热导率λ,比热C_P,密度ρ:

由上式可知，介质内任何短暂的传导热传递都受到热扩散率的影响。它的维数是长度^2./时间，单位为m^2./秒。

闪光法

确定热扩散率最广泛使用的技术是闪光法。它是快速的，并提供精确和可重复的结果。在该技术中，样品最初稳定在特定温度T₀.

然后，样品的正面被放电泵或激光源产生的即时高能脉冲照射。定量分析了样品后表面温度随时间的上升，即DT(t)。热扩散率随后可由热图计算出来。

随着热损失的增加，样品后表面的温度在达到峰值后下降。如果没有热损失发生，样品后表面温度将达到峰值，并在不确定的时间内保持。

帕克的原始方法

帕克的原始技术假设样品是各向同性和绝热的。在这种方法中，热扩散系数是用L(试样材料的厚度)和t来计算的_½，即温度图达到最大温升一半所需的时间。

这项技术没有得到广泛应用，因为它假设了完美的样品条件。为了使其更适用于实际实验条件，在过去几年中，已经设计出了考虑非均匀材料、热损失、有限脉冲持续时间和非均匀加热的其他方法。欧洲杯足球竞彩

闪光法的优点

闪光法的主要优点如下所示：

• 可以在几秒钟内进行测量
• 样本量小-直径为12 mm，厚度为几毫米
• 与稳态技术相比，样品可以在更高的温度下进行测试
• 广泛的范围（10^−3.到10厘米^2./秒)的热扩散系数可以用单个设备建立
• 在特定条件下，其他热物理因素，如比热和导热系数也可以使用该技术测量

闪光法的缺点

使用flash方法的一些缺点如下所示：

• 在处理多孔和非均匀材料的热图时，需要格外小心。欧洲杯足球竞彩
• 由于热脉冲的产生、光学检测和数据的高速采集，通常需要昂贵的仪器。