ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТАТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МЕТОДОМ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЛН
Цель работы: ознакомиться с одним из вариантов метода температурных волн, применяемого при определении коэффициента температуропроводности металлов.
Методы температурных волн основываются на закономерностях теплообмена тел в среде, температура которой - гармоническая функция времени. В этом случае по истечении некоторого промежутка времени изменение температуры тела в любой точке также будет гармоническим. Методы температурных волн часто называют квазистационарными, или методами регулярного режима.
Теоретические основы метода были заложены еще в работах Ангстрема, который впервые применил указанный метод для исследования теплофизических свойств материалов в форме стержня. Методы температурных волн позволяют исследовать коэффициенты температуропроводности только вблизи одной фиксированной температуры. Эти методы получили широкое распространение как в области умеренных, так и в области высоких температур.
Теоретические основы метода.
При осуществлении метода температурных волн в режиме 3-го рода температура в каждой точке тела колеблется с одним и тем же периодом 
вокруг средней температуры 
, являющейся функцией координат:
(1)
причем
Уравнение теплопроводности для стержня с одномерным осевым полем имеет вид:
(2)
Второе слагаемое представляет собой поправку на тепловой поток, рассеиваемый стержнем в окружающую среду.
Введем обозначение:
(3)
Тогда
(4)
Краевые условия следующие:
(5)
где
(6)
(7)
Один из простейших и наиболее распространенных путей исключения 
- это использование результатов измерений амплитуд и фаз колебаний температуры для одной определенной частоты. Из 6 и 7 получаем
в свою очередь
; 
где 
, 
, 
, 
- амплитуды и фазы колебаний температуры в двух точках, находящихся на расстоянии 
друг от друга.
Отсюда получается формула для определения коэффициента температуропроводности:
(8)
Анализ показывает, что наибольшая точность определения коэффициента температуропроводности получается при соотношении амплитуд колебаний в двух точках: 2, 5 - 3, т.е. при 
. Оптимальное расстояние между точками заделки термопар определяют из соотношения 
, где 
- ориентировочное значение коэффициента температуропроводности.
Описание экспериментальной установки.
Установка состоит из источника питания, мультивибратора, самопишущего потенциометра ЭПП - 09 и трех исследуемых образцов. Нагреватель помещается на одном из концов исследуемого образца. Для создания температурной волны в образце на нагреватель подается пульсирующая мощность при помощи мультивибратора. В исследуемый образец зачеканиваются 4 термоэлектрода: Первый на расстоянии 6-10 мм от нагревателя, второй и третий - на расстоянии и 
от первого соответственно, а четвертый в конце стержня, куда не доходят колебания температуры. На потенциометре ЭПП - 09 записываются перегревы , , 
точек образца относительно 
. Дифференциальные термопары образуются естественным путем - средним электродом в них служит исследуемый металл. Все образцы помещены в стеклянные пробирки, герметично закрытые с помощью резиновых пробок. Выводы нагревателей и термоэлектродов выведены через эти пробирки и распаяны на лицевой панели кассеты с образцами. Подключение термоэлектродов к самописцу ЭПП - 09 производится следующим образом: четвертые термоэлектроды образцов подключаются к правому вертикальному ряду клемм на задней стенке корпуса ЭПП - 09, а первый, второй и третий термоэлектроды подключаются соответственно к 1, 4, 7 и 10; 2, 5, 8 и 11; 3, 6, 9 и 12 клеммам левого вертикального ряда. Отсчет клемм на ЭПП производится сверху вниз. Исследования проводятся при поочередном подключении образцов.
