Linseis > Conoscenza > Misurazione della capacità termica specifica (Cp) mediante analisi laser flash (LFA)

Misurazione della capacità termica specifica (Cp) mediante analisi laser flash (LFA)

Parametri termofisici

La capacità termica specifica cp , la diffusività termica a e conduttività termica λ sono proprietà termofisiche importanti per caratterizzare la conducibilità termica dei materiali.
A seconda del materiale da analizzare, della temperatura di misurazione e della precisione richiesta, esistono diversi metodi di misurazione sono disponibili.

Come funziona l'analisi del flash laser

L’analisi laser flash è spesso utilizzata per analizzare solidi e liquidi in piccole quantità di campioni. È conforme agli standard ASTM E1461, DIN EN 821 e ASTM C714.

Il metodo risale a Parker et al. che nel 1961 svilupparono l’analisi per misurare le tre proprietà termofisiche cp, a e λ.

Il principio dell’analisi laser flash (in breve LFA ) si basa su un ingresso verticale di energia sul lato inferiore del campione. La diffusività termica del materiale del campione è determinata dallo sfasamento temporale tra l’energia immessa sul lato inferiore del campione e l’energia emessa sul lato superiore del campione.

Poiché la diffusività termica dipende dalla temperatura, il campione viene portato alla temperatura desiderata in un forno; la misurazione successiva è quindi isotermica. A questo scopo, la parte inferiore del campione viene esposta a un breve impulso di energia (lampada flash allo xeno o laser).

L’energia assorbita provoca un aumento di temperatura in un sottile strato sulla superficie del campione. Questo aumento di temperatura si diffonde in tutto il campione, in modo che si verifichi un aumento di temperatura anche sulla parte superiore del campione, che viene registrato in funzione del tempo utilizzando un rilevatore a infrarossi.

Se lo spessore d (in cm) del campione è noto, la diffusività termica a (in cm2/s) può essere calcolata dall’aumento di temperatura nel tempo utilizzando la funzione analitica di aumento di temperatura secondo la seguente formula:

Tuttavia, questo calcolo non tiene conto della perdita di calore dal campione o di una durata non infinitamente breve dell’impulso di energia. In realtà, parte del calore fornito viene perso per irraggiamento, convezione o dissipazione di calore nell’ambiente del campione. Questi effetti sono stati corretti con varie procedure matematiche, come le soluzioni di approssimazione iterativa, e sono stati implementati in uno speciale software di valutazione, in modo che il metodo del flash laser fornisca risultati di misurazione molto precisi in un ampio intervallo di temperature.

Determinazione del Cp mediante analisi laser flash

La determinazione del cp può essere effettuata con un’analisi laser flash attraverso una procedura di confronto. A tal fine, il dispositivo LFA viene calibrato con un riferimento con un cp noto. Il campione viene poi misurato esattamente nelle stesse condizioni (dimensioni, rivestimento in grafite e programma di temperatura).

Informazioni sulla relazione

la capacità termica specifica del campione può quindi essere calcolata utilizzando

essere determinato.

Se viene determinata anche la densità del materiale del campione, è possibile calcolare λ utilizzando la correlazione.
La capacità termica specifica può essere determinata anche utilizzando La capacità termica specifica può essere determinata utilizzando la calorimetria dinamica a scansione differenziale (DSC). può essere determinata.

Ti è piaciuto l'articolo di ?

Oppure hai ancora delle domande? Non esitare a metterti in contatto con noi!

+49 9287 / 880 - 0

Katharina

+49 9287 / 880 - 0

+49 9287 / 880 – 0

[email protected]

Articoli che potrebbero piacerti

Plastiche SAN: orientamento molecolare e cristallinità come fattori chiave per la stabilità meccanica

Il copolimero stirene-acrilonitrile (SAN) è un tecnopolimero versatile, caratterizzato da una combinazione di materiali unica: 70-80% di stirene e 20-30% di acrilonitrile.

Analizzatore laser flash: moderna caratterizzazione termica dei materiali isolanti nel settore edile

Con l’aumento dei requisiti di efficienza energetica e sostenibilità, la caratterizzazione precisa delle proprietà termiche dei materiali isolanti è sempre più importante. La conduttività termica (λ) è il parametro chiave per valutare le prestazioni dell’isolamento, sia quando è nuovo che durante l’intero ciclo di vita di un materiale edilizio.

Leghe refrattarie (leghe refrattarie): Produzione e applicazione in ambienti estremi

Le leghe refrattarie realizzate con materiali come il tungsteno, il molibdeno, il niobio, il tantalio, il renio e il vanadio giocano un ruolo fondamentale nelle applicazioni estreme del settore aerospaziale, della tecnologia nucleare, dell’industria delle alte temperature, della tecnologia medica e dell’elettronica.

Differenza di dilatazione termica nei giunti incollati: Sfide e soluzioni per giunti incollati affidabili

Nei moderni concetti di progettazione per il settore automobilistico, aerospaziale ed elettronico, gli assemblaggi ibridi realizzati con diversi materiali leggeri come alluminio, acciaio e plastica rinforzata con fibre di carbonio (CFRP) vengono sempre più spesso uniti utilizzando la tecnologia dell’incollaggio.

Come l’analisi termica aiuta a prevedere e ridurre lo spargimento di microfibre dai tessuti

Nei moderni concetti di design per il settore automobilistico, aerospaziale ed elettronico, gli assemblaggi ibridi realizzati con diversi materiali leggeri come l’alluminio, l’acciaio e le plastiche rinforzate con fibre di carbonio (CFRP) vengono sempre più spesso uniti utilizzando la tecnologia dell’incollaggio.

Analisi termomeccanica dei metalli – Caratterizzazione affidabile dei materiali per acciaio e leghe

Le aziende dell’industria siderurgica e metallurgica devono far fronte a esigenze sempre più pressanti: I componenti devono resistere a carichi termici elevati, le finestre di processo devono essere rispettate con precisione e le modifiche microstrutturali mirate sono spesso la chiave per migliorare le proprietà dei materiali.

Cinetica avanzata e analisi del processo di riduzione dell’idrogeno del minerale di ferro con i sistemi TGA e STA di Linseis

La riduzione diretta del minerale di ferro con l’idrogeno è fondamentale per la decarbonizzazione dell’industria siderurgica. I processi basati sull’idrogeno consentono una riduzione significativa delle emissioni di CO₂ rispetto alla riduzione convenzionale con vettori di carbonio.

Individuazione degli errori attraverso l’analisi termica: come la DSC migliora i prototipi funzionali nella produzione additiva

La produzione additiva si è affermata come tecnologia trasformativa nella produzione industriale, in particolare nello sviluppo di prototipi funzionali.

Policarbonato: trasparenza e resistenza agli urti nelle applicazioni tecniche

Il policarbonato (PC) è uno dei termoplastici tecnici più importanti della moderna tecnologia dei materiali. La sua combinazione unica di elevata trasparenza, forte resistenza agli urti ed eccezionale stabilità termica lo rende un materiale indispensabile in numerosi settori industriali.