Стр. 4 - Выбор метода исследования теплопроводности ниобия в сверхпроводящем состоянии
Упрощенная HTML-версия
Метод измерения теплопроводности Форбса основан на двух от-
дельных экспериментах: статическом и динамическом или экспери-
менте охлаждения. В условиях статического эксперимента к образ-
цу подводится теплота от нагревателя, которая отводится излучением
или конвекцией. В динамическом эксперименте образец охлаждает-
ся от определенной заданной температуры. Заменяя
Δ
x/
Δ
T
в законе
Фурье и дифференцируя полученное уравнение, можно выразить те-
плопроводность как
k
=
1
A
dq
dx
1
d
2
T/dx
2
.
Статический эксперимент дает данные о величине
d
2
T/dx
2
, а по-
тери теплоты в процессе охлаждения определяются из соотношения
dq
dx
=
AC
dT
dx
,
где
dT
dx
— скорость охлаждения образца, а
C
— его удельная тепло-
емкость. Данный метод редко используется для низкотемпературных
исследований [2, 5] теплопроводности, так как трудности обеспече-
ния стационарных условий для этого эксперимента снижают точность
измерений, ограничивая применимость этого метода.
В ряде исследований [6, 7] образцы нагреваются за счет электри-
ческого тока, проходящего через образец. Поэтому эти методы при-
менимы только к материалам, являющимся хорошими проводниками.
Кроме того, чаще всего эти методы позволяют определить теплопро-
водность по значениям электропроводности материала. Методы непо-
средственного электрического нагрева имеют ряд преимуществ. Они
позволяют использовать измерительные стенды простой конструкции
и небольшие образцы, требуют меньше времени для установления
теплового равновесия, а также позволяют определять ряд других фи-
зических свойств испытуемого материала.
Одним из таких методов является метод Кольрауша, в соответствии
с которым образец в виде стержня с тепловой изоляцией вокруг боко-
вой поверхности нагревается пропущенным через образец током. Если
оба конца стержня поддерживаются при постоянной температуре, то
теплопроводность может быть вычислена по формуле
k
=
1
8
ρ
(
V
1
−
V
3
)
2
(
T
2
−
T
1
)
,
где
ρ
— удельное электрическое сопротивление;
V
1
и
V
3
— потенциалы
в точках 1 и 3, равноудаленных от центральной точки 2;
T
1
и
T
2
—
температуры в точках 1 и 2.
189
