ISSN:
0392-6737
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Physics
Description / Table of Contents:
Riassunto Utilizzando una tecnica sperimentale che consente di determinare in fili metallici sia la diffusività termicaD sia il coefficienteμ di perdita superficiale mediante la misura diretta del ritardo di fase e dell'attenuazione di un'onda termica tra due punti fissi del campione, ci si è proposti di analizzare alcuni risultati ottenuti recentemente in un campione di rame, variando opportuamente le condizioni al contorno. In particolare, ci si è voluti assicurare che la diffusività termica non risultasse dipendente dal valore del coefficiente di perdita superficiale. Le misure sono state eseguite alla frequenza fissa di 0.0121 Hz in atmosfera di azoto, a pressioni diverse comprese tra ∼10−2 mTorr e 220 mTorr. L'estremità lontana del campione e le pareti del contenitore erano tenuti costantemente alla stessa temperatura (0°C), mentre il gradiente termico era sistematicamente variato tra 2°C e 12°C, in corrispondenza di ciascuna pressione. Operando in questo modo, si potevano variare opportunamente sia la conduzione sia l'irraggiamento del calore dalla superficie laterale del campione nel mezzo circostante. In queste misure, la causa predominante di errore viene dalla misura dello sfasamento delle due onde, che introduce nella valutazione diD un'incertezza del 2%. I valori sperimentali ottenuti nelle diverse condizioni prima ricordate risultano, in ogni caso, compresi entro i limiti di questa incertezza, poichéD=(1.17±0.02) cm2/s, in ottimo accordo con i dati della letteratura. Questo risultato dimostra pertanto che la diffusività termica, determinata con questo metodo dinamico, risulta effettivamente indipendente dalla quantità di calore transmesso dal campione nel mezzo circostante, consentendo pertanto piú agevoli determinazioni della conducibilità termica dei solidi, noti la densità ed il calore specifico.
Abstract:
Резюме С помощью новой экспериментальной техники, основанной на нестационарном методе, т.е. на свойствах распространения тепловых волн, мы измеряем коэффициент температуропроводностиD медного провода, посредством измения граничных условий, чтобы выяснить независимость величинD от поверхностных потерь тепла. Температурные осцилляции при фиксированной частоте 0.0121 Гц возбуждаются на одном конце образца, который помеЩен в атмосферу азота при различных давлениях в области от ∼10−2 мтор до 220 мтор. Температуры другого конца образца и стенок контейнера являются постояннюми 0°C, тогда как градиент температуры между средним значением осциллирующей темпертурой и этой постоянной температурой изменяется от 2°C до 12°C для каждого значения давления, за счет регулировки мощности нагревателя. Этот метод позволяет изменять тепловые потери, обусловленные либо проводимостью и конвекцией, либо излучением. Основная причина ошибок проистекает из неопределенности в измерениях фазового сдвига между тепловыми осцилляциями, заререгистрированными в двух фиксированных точках образца. Ошибка при измерении составляет около 2%. Экспериментальные значения, полученные для коэффициента температуропроводности при различных граничных условиях,D=(1.17±0.02) см−2с−1, хорошо согласуются с данными в литературе. Полученные результаты показывают, что предложенный экспериментальный метод обладает большим преимуществом при определении температуропроводности и, следовательно, теплопроводности твердых тел, не уделяя особого внимания изоляции образца.
Notes:
Summary By means of a new experimental technique based on a non-steady-state method,i.e. on the propagation properties of thermal waves, we have measured the thermal diffusivityD of a copper wire by changing properly its boundary conditions in order to ascertain whether the values ofD were independent of the surface heat losses. Temperature oscillations at the fixed frequency of 0.0121 Hz were excited at one end of the specimen which was in nitrogen atmosphere at different pressures ranging from ∼10−2 mTorr to 220 mTorr. The temperatures of the far end of the specimen and the walls of the container had the same constant value of 0°C, while the temperature gradient between the average value of the oscillating temperatures and this constant temperature was changed from 2°C to 12°C for each pressure by adjusting the heater power. By operating in this way it was possible to change either the heat losses due to conduction and convection or those due to radiation. The major cause of error came from the uncertainty in the measurements of the phase shift between the thermal oscillations detected at the two fixed points of the specimen which introduces in the evaluation ofD an error of about 2%. The experimental values obtained for the thermal diffusivity in these different boundary conditions were in any case comprised within this uncertainty sinceD=(1.17±0.02) cm2s−1, in good agreement with the literature. The results so far obtained show that the experimental method has the great advantage of giving the thermal diffusivity and, therefore, the thermal conductivity of a solid without the necessity of taking particular care in insulating the specimen.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02453109
