Método Flash
O método flash (difusividade térmica)
O método flash é um método para determinar a difusividade térmica de vários materiais.
Para este efeito, a amostra é exposta a um impulso de energia de radiação de alta intensidade de curta duração. A fonte de energia pode ser um laser ou uma lâmpada de flash. A energia é então absorvida pela amostra e reemitida na parte superior da mesma. Esta radiação provoca um aumento da temperatura na superfície da amostra. Este aumento de temperatura é registado por um detetor de infravermelhos (IV).
A figura seguinte mostra o esquema da configuração e sequência de medição:
O sinal do detetor mostra a duração da medição e o aumento normalizado da temperatura no topo da amostra. Para determinar a difusividade térmica, começa-se por ajustar um modelo aos dados medidos, o que determina a linha de base e o aumento máximo de temperatura (delta T max). Além disso, é determinado o momento em que foi atingida metade da subida máxima de temperatura (delta T 1/2).
A difusividade térmica é determinada através da espessura da amostra e da duração de metade do aumento de temperatura no topo da amostra, utilizando a seguinte relação.
Esta fórmula é derivada do modelo físico do comportamento térmico de uma placa de material adiabático com uma espessura constante que foi irradiada com um impulso de energia curto a uma temperatura constante. Aqui são feitas várias suposições que se desviam da realidade. Estes desvios da realidade são tidos em conta nos modelos de ajuste e incluem um comprimento de impulso finito da fonte de energia e a perda de calor da amostra para o ambiente.
Conhecendo a densidade e a capacidade térmica específica da amostra, a condutividade térmica pode ser calculada utilizando a seguinte equação.
De notar que os parâmetros dependem da temperatura. Por conseguinte, é necessário medir estas propriedades em função da temperatura para caraterizar o material.
As vantagens do método flash residem na medição rápida e não destrutiva de amostras de baixa a alta condutividade. Além disso, a geometria da amostra necessária é simples e pequenas amostras podem ser analisadas com uma preparação simples.
Que propriedades são determinadas pelo método flash?
O método flash determina a difusividade térmica. Com um material de referência adequado, também é possível medir a capacidade térmica específica num procedimento comparativo. A difusividade térmica, a capacidade térmica específica e a densidade podem então ser utilizadas para calcular a condutividade térmica.
Propriedades:
- Difusividade térmica
- Capacidade térmica específica Cp
- Densidade
Normas para a calorimetria diferencial dinâmica?
- ASTM E1461 – Método de ensaio normalizado para a difusividade térmica pelo método Flash
- ASTM E2585 – 09(2015) Prática padrão para difusividade térmica pelo método Flash