El análisis de flash láser o el método de flash láser se utiliza para medir la difusividad térmica de una variedad de materiales diferentes. Un pulso de energía calienta un lado de una muestra de plano paralelo y se detecta el aumento de temperatura resultante dependiente del tiempo en la parte posterior debido a la entrada de energía. Cuanto mayor sea la difusividad térmica de la muestra, más rápido llegará la energía a la parte trasera. En el lado derecho se muestra un aparato de flash láser ( LFA ) de última generación para medir la difusividad térmica en un amplio rango de temperatura.
Usos | para medir la difusividad térmica , la conductividad térmica , el calor específico , |
---|
En un caso adiabático unidimensional, la difusividad térmica se calcula a partir de este aumento de temperatura de la siguiente manera:
Dónde
- es la difusividad térmica en cm² / s
- es el espesor de la muestra en cm
- es el tiempo hasta la mitad del máximo en s
Principio de medición
El método de flash láser fue desarrollado por Parker et al. en 1961. [1] En una configuración vertical, una fuente de luz (por ejemplo , láser , lámpara de destello) calienta la muestra desde el lado inferior y un detector en la parte superior detecta el aumento de temperatura dependiente del tiempo. Para medir la difusividad térmica, que depende en gran medida de la temperatura, a diferentes temperaturas, la muestra se puede colocar en un horno a temperatura constante.
Las condiciones perfectas son
- material homogéneo,
- una entrada de energía homogénea en la parte frontal
- un pulso corto dependiente del tiempo - en forma de función delta de Dirac
Se han realizado varias mejoras en los modelos. En 1963, Cowan tiene en cuenta la radiación y la convección en la superficie. [2] Cape y Lehman consideran la transferencia de calor transitoria, los efectos de pulsos finitos y también las pérdidas de calor en el mismo año. [3] Blumm y Opfermann mejoraron el modelo Cape-Lehman con soluciones de alto orden de transferencia de calor transitoria radial y pérdida de calor facial, rutina de regresión no lineal en caso de altas pérdidas de calor y una corrección de longitud de pulso avanzada y patentada. [4] [5]
Ver también
Referencias
- ^ WJ Parker; RJ Jenkins; CP Butler; GL Abbott (1961). "Método de determinación de la difusividad térmica, la capacidad calorífica y la conductividad térmica". Revista de Física Aplicada . 32 (9): 1679. Bibcode : 1961JAP .... 32.1679P . doi : 10.1063 / 1.1728417 .
- ^ RD Cowan (1963). "Método de pulso para medir la difusividad térmica a altas temperaturas". Revista de Física Aplicada . 34 (4): 926. Bibcode : 1963JAP .... 34..926C . doi : 10.1063 / 1.1729564 .
- ^ Cabo JA; GW Lehman (1963). "Efectos de temperatura y tiempo de pulso finito en el método de flash para medir la difusividad térmica". Revista de Física Aplicada . 34 (7): 1909. Bibcode : 1963JAP .... 34.1909C . doi : 10.1063 / 1.1729711 .
- ^ Patente de EE. UU. 7.038.209
- ^ J. Blumm; J. Opfermann (2002). "Mejora del modelado matemático de medidas de flash". Temperaturas altas - Presiones altas . 34 (5): 515. doi : 10.1068 / htjr061 .