Pojemność cieplna właściwa jest podstawową termofizyczną właściwością materiału i jest przydatna do oceny materiałów i obszarów ich zastosowania. Można ją określić za pomocą dynamicznej różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) można określić.
Innym sposobem określenia pojemności cieplnej właściwej jest zastosowanie metody przejściowego nagrzewania drutu ( ASTM C1113-99 ). Metoda zależna od czasu zapewnia dokładne i precyzyjne wyniki określania wartości termofizycznych Przewodność cieplna λ , dyfuzyjność cieplna a i pojemności cieplnej właściwej cp gazów i cieczy. Wzrost temperatury jest mierzony w próbce, która jest ogrzewana przez cienki drut grzejny w znanej odległości. Drut służy jako źródło ciepła Joule’a i jednocześnie jako termometr oporowy. Wraz ze wzrostem temperatury zmienia się rezystancja drutu, co pozwala na pomiar temperatury.
Już w 1931 roku Stålhane i Pyk zmierzyli przewodność cieplną proszków przy użyciu aparatu, który był bardzo podobny do dzisiejszej metody; znaleźli następującą korelację empiryczną:
Biorąc pod uwagę równanie przewodzenia ciepła, temperaturę T dla przewodu grzejnego jako liniowego źródła ciepła w odległości r od przewodu w określonym czasie t można obliczyć w następujący sposób:
Równanie 2
Umożliwia to obliczenie przewodności cieplnej λ na podstawie zmiany temperatury w dwóch różnych momentach t1 i t2 :
Równanie 3
Ponieważ przewodność cieplna λ, dyfuzyjność cieplna, pojemność cieplna właściwa cp i gęstość ρ są powiązane w następujący sposób,
pojemność cieplną właściwą cpmożna określić za pomocą równania 3:
Metoda przejściowego gorącego mostka (THB)
Dalszym rozwinięciem metody transient hot-wire jest metoda transient-hot-bridge opracowana przez Physikalisch-Technische Bundesanstalt w Braunschweig, która została wprowadzona na rynek europejski w 2005 roku (zob. THB ).
Opatentowany czujnik jest tutaj kluczowym elementem. Podczas gdy w metodzie drutu grzejnego wykorzystywana jest tylko jedna taśma grzejna, THB wykorzystuje cztery meandrujące taśmy grzejne. Asymetryczny podział poprzeczny każdej taśmy i różne odległości między taśmami w połączeniu z obwodem mostka Wheatstone’a umożliwiają skuteczną kompensację znacznych systematycznych odchyleń pomiarowych.
Zależna od czasu metoda gorącego mostka umożliwia jednoczesny pomiar termofizycznych właściwości materiałowych λ, a i cp wielu materiałów i geometrii. Metoda dostarcza wyniki dla ciał stałych i cieczy, a także proszków i past z wysoką dokładnością pomiaru i niskim nakładem czasu.
Metoda pomiarowa jest wykorzystywana w szerokim zakresie zastosowań, w tym do oceny materiałów magazynujących ciepło i materiałów izolacyjnych, a także do analizy komponentów elektronicznych i materiałów wykorzystywanych w nanotechnologii.
