Caracterização dos Transportes térmica em materiais sólidos unidimensionais

O objetivo geral do vídeo a seguir é apresentar a técnica eletrotérmica transitória. Esta técnica é uma maneira eficaz de medir com precisão a difusividade térmica de materiais sólidos. Para iniciar a medição, a amostra é suspensa entre dois eletrodos de cobre.

A pasta de prata é aplicada à área de contato do eletrodo de amostra para reduzir as resistências de contato térmico e elétrico a um nível insignificante. Toda a amostra é então alojada em uma câmara de vácuo para reduzir a transferência de calor para o ar. Durante a medição, uma corrente de passo é alimentada através da amostra para induzir o aquecimento JUUL.

O perfil de tempo de tensão induzida será registrado pelo osciloscópio. Uma maior termodifusividade da amostra levará a uma evolução de temperatura mais rápida, o que significa um tempo menor para atingir o estado estacionário. Portanto, essa mudança de temperatura de tensão transitória pode ser usada para determinar a termodifusividade.

O ajuste teórico do aumento de temperatura experimental normalizado é conduzido usando diferentes valores de teste da termodifusividade da amostra. O valor dando, o melhor ajuste dos dados experimentais é tomado como propriedade térmica das amostras. Por favor, verifique o manuscrito para obter informações teóricas detalhadas.

As técnicas de TD têm várias vantagens do que as técnicas que as pessoas usaram no passado. Primeiro, amplia o escopo material que podemos medir. Agora podemos medir materiais condutores e não condutores.

Em segundo lugar, melhora significativamente a precisão ambiental e a estabilidade. Nosso aluno de pós-graduação, Juan Lin, mostrará o procedimento neste trabalho. Amostras de cabelo de cabeça humana coletadas de uma mulher saudável de 30 anos são usadas para mostrar como configurar o experimento e processar os dados experimentais.

Primeiro, suspenda a amostra entre dois eletrodos de cobre. A pasta de prata é então aplicada na área de contato do eletrodo de amostra para reduzir as resistências de contato térmico e elétrico a um nível insignificante. Em seguida, o microscópio é usado para fazer a verificação preliminar da amostra.

Devemos nos certificar de que a pasta de prata não contaminou a amostra suspensa, infiltrando-se mais abaixo no comprimento do cabelo. Uma vez que o cabelo esteja contaminado com pasta de prata, as propriedades térmicas serão drasticamente alteradas. Se alguma contaminação for notada, uma nova amostra precisa ser preparada para o experimento.

Como as amostras de cabelo da cabeça humana não são eletricamente condutoras, uma camada muito fina de filme de ouro de cerca de 40 nanômetros é revestida fora da amostra para torná-la eletricamente condutora. Este efeito dourado na termodifusividade será subtraído do resultado final. Ao processar os dados experimentais, agora coloque a amostra na câmara de vácuo e bombeie-a para um a três milour, resultando em efeitos de condução de gás insignificantes.

Uma corrente CC escalonada é então alimentada através da amostra para introduzir o aquecimento elétrico. O perfil de tempo de tensão induzida será registrado pelo osciloscópio. Enfim.

Um microscópio eletrônico de varredura será usado para caracterizar o comprimento e o diâmetro das amostras. O ajuste teórico do aumento de temperatura experimental normalizado é conduzido usando diferentes valores de teste da difusividade térmica da amostra. O valor que dá, o melhor ajuste dos dados experimentais é tomado como a propriedade térmica das amostras para cabelo de cabeça humana.

Duas amostras são revestidas com filme de ouro duas vezes em testadas duas vezes, respectivamente. Temos quatro termodifusividade efetiva e da equação 12 no manuscrito. Sabemos que codificar a amostra com filme de ouro só mudará a resistência.

O ponto em que a curva de ajuste se cruza com um acesso de termodifusividade é o valor da termodifusividade efetiva quando a resistência é infinita, o que significa que não há efeito de ouro. Ao combinar esses dois pontos, a relação entre a termodifusividade real, incluindo o efeito da radiação e L ao quadrado sobre D, pode ser revelada. Fazemos uma extrapolação linear para o ponto de L igual a zero, o que significa que não há efeito de radiação, e a termodifusividade nesse ponto é 1,42 vezes 10 elevado a menos sete metros quadrados por segundo.

Este valor reflete a termodifusividade da amostra sem o efeito da radiação na influência do revestimento de ouro. Para a condutividade térmica real, ela pode ser facilmente avaliada por esta equação se a densidade em calor específico for fornecida. A técnica TD é uma abordagem muito eficaz e robusta para medir a soma das propriedades físicas ou materiais agora para o mesmo material usando dois comprimentos diferentes.

Finalmente, podemos medir a soma da conectividade, alguma difusividade. Também a efetividade da superfície se a densidade e o calor específico do material forem fornecidos.