Измерение тепловых и термоэлектрических характеристик.

Теплопроводность и термоэлектрические эффекты – группа явлений, соответствующая переносу теплоты и заряда, часто используется для определения электрофизических параметров проводящих материалов.

Теплопроводность материалов зависит от наличия в них примесей, дефектов, вида переносчиков теплоты (фононы, электроны и др.) и механизма их рассеяния.

Коэффициент теплопроводности c определяет количество теплоты, переносимой через единичное сечение при наличии нормального к сечению градиента температуры, численно равного 1 К/м. Поток теплоты Q через сечение S:

(1.53)

где DТ - разность температур между двумя точками;

l - расстояние между этими точками.

Существуют абсолютный и относительный методы определения коэффициента теплопроводности.

В абсолютном методе используется непосредственно данное соотношение.

Образец 1 с нагревателем и датчиками, размещенный в вакуумируемом сосуде, зажат между металлическими блоками 2 и 3, изготовленными из материала с высокой теплопроводностью (Cu, Ag, Al), в которые вставлены (зажаты в специальных вырезах) датчики температур 4 «холодной» и «горячей» сторон образца. В блок 3 вмонтирован электронагреватель 5. Отсутствие газов в объеме обеспечивает отсутствие потерь теплоты через боковые поверхности образца и блоков.

В относительном методе используется принцип сравнения: один и тот же тепловой поток проходит через образцы двух материалов, потери теплоты на боковых поверхностях вводят в расчет и в первом приближении не влияют на результат измерений. Удаление воздуха не требуется и точность измерений достаточно высока (хотя меньше чем в абсолютном методе).

К термоэлектрическим явлениям относятся эффекты возникновения электродвижущей силы при создании разности температур между двумя контактными областями . Для измерения термо ЭДС в большинстве случаев основой измерительной системы является образец, зажатый между двумя металлическими блоками, в один из которых вмонтирован нагреватель (рис. 1.24). Две термопары прижимаются (припаиваются) чаще всего непосредственно к образцу. Вольтметр V₁ служит для измерения ЭДС термопары «горячего» участка (температура точки 1), вольтметр V₂ – для измерения ЭДС термопары «холодного» участка (температура точки 2), вольтметр V измеряет разность потенциалов между точками 1 и 2.

Дата добавления: 2017-02-01