Linseis > المعرفة > قياس السعة الحرارية النوعية (Cp) باستخدام تحليل الوميض الليزري (LFA)

قياس السعة الحرارية النوعية (Cp) باستخدام تحليل الوميض الليزري (LFA)

البارامترات الحرارية الفيزيائية

السعة الحرارية النوعية السعة الحرارية النوعية cp , والانتشار الحراري أ و والتوصيلية الحرارية λ من خواص المواد الفيزيائية الحرارية المهمة لتوصيف التوصيل الحراري للمواد.
اعتمادًا على المادة المراد تحليلها ودرجة حرارة القياس والدقة المطلوبة، هناك طرق قياس مختلفة متاحة.

كيفية عمل تحليل وميض الليزر

غالبًا ما يُستخدم تحليل الوميض بالليزر لتحليل المواد الصلبة والسوائل بكميات صغيرة من العينات. وهو يتوافق مع معايير ASTM E1461، DIN EN 821، ASTM C714.

وتعود هذه الطريقة إلى باركر وآخرون الذين طوروا التحليل في عام 1961 لقياس الخواص الفيزيائية الحرارية الثلاث cp وa وλ.

مبدأ تحليل الوميض بالليزر (اختصار LFA ) على مدخلات الطاقة الرأسية على الجانب السفلي من العينة. ويتم تحديد الانتشار الحراري لمادة العينة من خلال الإزاحة الزمنية بين مدخلات الطاقة على الجانب السفلي من العينة ومخرجات الطاقة على الجانب العلوي من العينة.

نظرًا لأن الانتشار الحراري يعتمد على درجة الحرارة، يتم إحضار العينة إلى درجة الحرارة المطلوبة في الفرن؛ ومن ثم يكون القياس اللاحق متساوي الحرارة. لهذا الغرض، يتم تعريض الجانب السفلي من العينة لنبضة طاقة قصيرة (مصباح فلاش زينون أو ليزر).

تؤدي الطاقة الممتصة إلى زيادة في درجة الحرارة في طبقة رقيقة على سطح العينة. وتنتشر هذه الزيادة في درجة الحرارة في جميع أنحاء العينة، بحيث تحدث زيادة في درجة الحرارة أيضًا في الجزء العلوي من العينة، والتي يتم تسجيلها كدالة للزمن باستخدام كاشف الأشعة تحت الحمراء.

إذا كان السُمك d (بالسنتيمتر) للعينة معروفًا، يمكن حساب الانتشار الحراري a (بالسنتيمتر2/ث) من ارتفاع درجة الحرارة بمرور الوقت باستخدام دالة ارتفاع درجة الحرارة التحليلية وفقًا للمعادلة التالية:

ومع ذلك، لا يأخذ هذا الحساب في الحسبان فقدان الحرارة من العينة أو المدة غير المحدودة لنبض الطاقة. في الواقع، يتم فقدان جزء من الحرارة الموردة من خلال الإشعاع أو الحمل الحراري أو تبديد الحرارة في بيئة العينة. وقد تم تصحيح هذه التأثيرات من خلال إجراءات رياضية مختلفة مثل الحلول التقريبية التكرارية ويتم تنفيذها في برنامج تقييم خاص، بحيث تقدم طريقة وميض الليزر في النهاية نتائج قياس دقيقة للغاية على نطاق واسع من درجات الحرارة.

تحديد Cp باستخدام تحليل الوميض الليزري

يمكن إجراء تحديد cp باستخدام تحليل وميض الليزر عن طريق إجراء مقارنة. لهذا الغرض، تتم معايرة جهاز LFA باستخدام جهاز مرجعي مع cp معروف. ثم يتم قياس العينة تحت نفس الظروف بالضبط (الأبعاد وطلاء الجرافيت وبرنامج درجة الحرارة).

عن العلاقة

يمكن بعد ذلك حساب السعة الحرارية النوعية للعينة باستخدام

يتم تحديدها.

إذا تم تحديد كثافة مادة العينة أيضًا، فمن الممكن حساب λ عن طريق الارتباط.
يمكن أيضًا تحديد السعة الحرارية النوعية باستخدام يمكن أيضًا تحديد السعة الحرارية النوعية باستخدام المسعر الديناميكي بالمسح التفاضلي الديناميكي (DSC) يمكن تحديدها.

هل أعجبتك مقالة ؟

أم لا يزال لديك أسئلة؟ لا تتردد في التواصل معنا!

+49 9287 / 880 - 0

Katharina

+49 9287 / 880 - 0

+49 9287 / 880 – 0

[email protected]

مقالات قد تعجبك أيضاً

قياس التمدد بالليزر: التوصيف الدقيق للنظارات عالية التقنية من خلال التحليل الحراري بدون تلامس

يضع تطوير المواد الزجاجية الحديثة أعلى المتطلبات على الطرق التحليلية. خاصةً مع النظارات الحساسة عالية التقنية أو الأغشية الرقيقة أو السيراميك الزجاجي ذي البنية المجهرية، فإن طرق القياس التقليدية تصل بسرعة إلى حدودها القصوى. وقد أثبت مقياس التمدد بالليزر نفسه كتقنية رائدة تتغلب على هذه التحديات من خلال قياسات غير تلامسية وعالية الدقة.

بلاستيك SAN: التوجه الجزيئي والتبلور كعاملين رئيسيين للاستقرار الميكانيكي

البوليمر المشترك للستايرين والأكريلونيتريل (SAN) هو بلاستيك هندسي متعدد الاستخدامات يتميز بمزيج فريد من المواد التي تتكون من 70-80% ستايرين و20-30% أكريلونيتريل.

محلل وميض الليزر: التوصيف الحراري الحديث للمواد العازلة في صناعة البناء والتشييد

مع تزايد متطلبات كفاءة الطاقة والاستدامة، أصبح التوصيف الدقيق للخصائص الحرارية لمواد العزل في المقدمة. وتُعد الموصلية الحرارية (λ) هي المعلمة الرئيسية لتقييم أداء العزل – سواءً عندما تكون جديدة أو على مدار دورة حياة مادة البناء بأكملها.

السبائك الحرارية (السبائك الحرارية): الإنتاج والتطبيق في البيئات القاسية

تلعب السبائك الحرارية المصنوعة من مواد مثل التنغستن والموليبدينوم والنيوبيوم والتنتالوم والرينيوم والفاناديوم دورًا رئيسيًا في التطبيقات القصوى في مجال الفضاء والتكنولوجيا النووية وصناعة درجات الحرارة العالية والتكنولوجيا الطبية والإلكترونيات

اختلاف التمدد الحراري في الوصلات الملتصقة: التحديات والحلول من أجل وصلات مترابطة موثوقة

في مفاهيم التصميم الحديثة للسيارات والفضاء والإلكترونيات، يتم ربط التجميعات الهجينة المصنوعة من مواد مختلفة خفيفة الوزن مثل الألومنيوم والصلب والبلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) بشكل متزايد باستخدام تقنية الربط اللاصق.

كيف يساعد التحليل الحراري على التنبؤ بتساقط الألياف الدقيقة من المنسوجات وتقليلها

في مفاهيم التصميم الحديث لهندسة السيارات والفضاء والإلكترونيات، يتم ربط التجميعات الهجينة المصنوعة من مواد مختلفة خفيفة الوزن مثل الألومنيوم والصلب والبلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) بشكل متزايد باستخدام تقنية اللصق.

التحليل الميكانيكي الحراري للمعادن – توصيف موثوق للمواد للصلب والسبائك

تواجه الشركات في صناعة الصلب والمعادن متطلبات متزايدة باستمرار: يجب أن تتحمل المكونات الأحمال الحرارية العالية، ويجب الالتزام بنوافذ المعالجة بدقة، وغالبًا ما تكون التغييرات الهيكلية المجهرية المستهدفة هي المفتاح لتحسين خصائص المواد.

اكتشاف الأخطاء من خلال التحليل الحراري: كيف يحسّن DSC النماذج الأولية الوظيفية في التصنيع الإضافي

لقد أثبت التصنيع الإضافي نفسه كتقنية تحويلية في الإنتاج الصناعي – لا سيما في تطوير النماذج الأولية الوظيفية.

البولي كربونات: الشفافية ومقاومة الصدمات في التطبيقات التقنية

يُعد البولي كربونات (PC) أحد أهم اللدائن الحرارية الهندسية في تكنولوجيا المواد الحديثة. مزيجها الفريد من الشفافية العالية وقوة الصدمات الواضحة والثبات الحراري المتميز يجعلها مادة لا غنى عنها في العديد من القطاعات الصناعية.