Introduzione
La determinazione della conducibilità termica di materiali altamente trasparenti, come i vetri, rappresenta una sfida per alcuni metodi di misura. La Laser Flash Analysis (LFA) è uno dei metodi più utilizzati per determinare la diffusività e la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica. Per eseguire una misura LFA, il materiale deve essere opaco o reso tale. Ciò può richiedere tecniche di rivestimento speciali per campioni altamente trasparenti.
Il metodo di misura Guarded Heat Flow Meter (GHFM) (ASTM E 1530) con lo strumento TCT 716 Lambda consente di misurare tali campioni senza particolari pretrattamenti. Lo strumento TCT 716 Lambda è in grado di misurare campioni solidi e rigidi con conducibilità termica bassa e medium compresa tra -10 e 300°C.
La bassa conducibilità termica e la capacità di resistere a fluttuazioni di temperatura estreme rendono il vetro borosilicato, noto anche con il marchio Pyrex®, un materiale indispensabile in molti campi che richiedono elevate prestazioni termiche. Ne sono un esempio le attrezzature da laboratorio come matracci o provette, i contenitori per la sterilizzazione nella tecnologia medica o gli utensili da cucina come le pirofile e i misurini.
Condizioni di misura
Due campioni di vetro borosilicato di produttori diversi (Aachner Quarzglas Technologie Heinrich GmbH & Co. KG e Corning Inc.) sono stati esaminati con il TCT 716 Lambda. I campioni avevano un diametro di circa 51 mm e uno spessore di 25,4 mm e 12,7 mm, rispettivamente, e sono stati esaminati con due diversi strumenti di misura TCT 716 Lambda in luoghi diversi (NETZSCH-Gerätebau GmbH, Selb, e NETZSCH Instruments North America, LLC).
Come per ogni misurazione, prima del test è stata applicata della pasta termica sui campioni per ridurre la Resistenza di contattoSecondo la seconda legge della termodinamica, il trasferimento di calore tra due sistemi si muove sempre nella direzione da temperature più alte a temperature più basse. La quantità di energia termica trasferita per conduzione termica, ad esempio attraverso una parete di un edificio, è influenzata dalle resistenze termiche della parete in calcestruzzo e dello strato isolante.resistenza di contatto tra il campione e le piastre e per allinearsi alla calibrazione. I campioni sono stati poi misurati rispettivamente da -10°C a 300°C e da 25°C a 150°C.
Risultati della misurazione
La Figura 1 riassume i risultati delle misure. I triangoli blu e i cerchi verdi rappresentano i risultati delle misure TCT e mostrano un buon accordo. Il Pyrex® è anche un materiale di riferimento noto a livello internazionale per la conducibilità termica [1]. Questi valori sono rappresentati dalla linea nera nella Figura 1. Tutti i risultati delle misure sono compresi entro il ± 3% del valore di letteratura.
Sintesi
La misurazione di materiali altamente trasparenti è facilmente eseguibile con il TCT 716 Lambda senza particolari pretrattamenti dei campioni e mostra un buon accordo con i valori di letteratura.