4. Przemiany fazowe

Podobne kształty historii temperatury obserwuje się wtedy, gdy badania przeprowadza się dla
zawilgoconych próbek zaczynu gipsowego, dla temperatur początkowych w pobliżu temperatury
przejścia fazowego woda-lód, dwa przykłady prezentuje rysunek 6.8.

Rys. 6.8. Historie temperatury zaczynu gipsowego (o stosunku
masy wody m

w

do masy palonego gipsu m

g

równej 0.8 i

wilgotności względnej 30%) zarejestrowane w temperaturze
początkowej a) -0,85 °C, b) -1,9 °C.

W przypadku tego materiału występują bardziej złożone procesy (m.in. transport masy w porach), a
więc w związku z tym kształt historii temperatury staje się bardzo skomplikowany.

Oznacza to, że w przypadku występowania przemian fazowych podczas pomiaru współczynnika
wyrównywania temperatury, aby uniknąć błędów, powinno się stosować inne sposoby analizy
historii temperatury i obliczania współczynnika a niż te, które były stosowane dotychczas. Należy
ukoniecznie względnić zmiany kształtu wywołane przejściem fazowym.

Przy zastosowaniu klasycznej techniki analizy historii temperatury otrzymujemy poprawne wartości
współczynnika wyrównywania temperatury dla temperatur wyższych niż temperatura przemiany
fazowej, natomiast w pobliżu temperatury przejścia fazowego otrzymane wyniki obarczone są
duzym błędem i trudno wyrokować tutaj o charakterze zależności współczynnika od temperatury
(rysunek 6.9).

a)

b)

Strona 1 z 2

Laserowa Metoda Impulsowa 2b

2008-10-09

http://lodd.p.lodz.pl/ekon/lfm2c.htm

Rys. 6.9. Współczynnik wyrównywania temperatury gipsu (P

c

=

60%, H

r

= 5%) w pobliżu przejścia fazowego woda-lód.

Na podstawie porównania kształtów historii temperatury otrzymanych eksperymentalnie z historiami
temperatury obliczonymi w wyniku modelowania przechodzenia impulsu ciepła w materiale
fazowozmiennym, można stwierdzić, że płaskie fragmenty historii temperatury związane są z
występowaniem przemiany fazowej, a ich ilość, wielkość i miejsce występowania zależy od
parametrów termofizycznych materiału i parametrów impulsu promieniowania laserowego (głównie
czasu trwania i energii impulsu bo od nich zależy “wysokość” przechodzącego impulsu ciepła oraz
temperatura końcowa próbki) pochłanianego przez próbkę.

Występowanie przemiany fazowej w wiekszości przypadków zmniejsza przyrost temperatury próbki
(przemiana fazowa zachodzi kosztem energii cieplnej, która mogłaby zwiększyć przyrost
temperatury), natomiast nie można stwierdzić jej wpływu na czas osiągania maksymalnego przyrostu
temperatury przez tylną powierzchnię próbki. Miejsce wystąpienia i wielkość śladu przemiany
fazowej ma istotne znaczenie dla dokładności wyznaczania czasu t

0.5

, który stanowi podstawę

wyznacznia współczynnika wyrównywania temperatury przy pomocy klasycznej zależności (2.23)
stosowanej w Laserowej Metodzie Impulsowej.

Można oczywiście, w celu zmniejszenia błędów pomiarowych, w przypadku występowania w
materiale przejść fazowych (podobnie jak w przypadku zmian kształtu historii temperatury
wywołanych skończoną grubością źródła ciepła pokazanych w następnym rozdziale) zastosować na
przykład metodę najmniejszych kwadratów w celu optymalnego dopasowania teoretycznej historii
temperatury do jej zarejestrowanego doświadczalnie kształtu.

Poprzednia strona

Następna strona

Strona 2 z 2

Laserowa Metoda Impulsowa 2b

2008-10-09

http://lodd.p.lodz.pl/ekon/lfm2c.htm