Método de disco caliente (determinación de la conductividad y capacidad térmica)
Los datos termo-físicos de sustancias representan la base para cálculos y modelos, siendo imprescindibles para determinar datos adicionales relativos a la seguridad como por ejemplo una producción de calor o una cantidad específica de calor partiendo de las temperaturas medidas. Un procedimiento para la determinación de algunos de estos datos termo-físicos es el método Transient Plane Source (Hot Disc) según ISO 22007-2.
Con ayuda de tal medición de disco caliente, puede obtenerse de una serie de mediciones la conductividad térmica λ, la conductividad de temperatura a así como la capacidad térmica específica por unidad de volumen s. La capacidad térmica específica por unidad de volumen es convertida por medio de la densidad a granel determinada previamente en la capacidad térmica específica cp.
Para una medición, el objeto a comprobar se vierte en un molde especial de volumen variable, determinándose la masa del cuerpo de la prueba para calcular con el volumen respectivo la densidad a granel de la muestra. Luego, el sensor de disco duro se introduce horizontal y centralmente en el cuerpo llenado de la muestra. El sensor sirve por un lado como fuente de calor y por el otro como sensor dinámico de temperatura. Con una energía calorífica eléctrica especificada (mW) así como una duración definida de la medición (s) se aporta una cantidad de energía definida por medio del sensor en posición céntrico en el cuerpo de la muestra, midiéndose a la vez la modificación de temperatura del objeto de prueba.
Los datos de medición determinados, como la capacidad térmica, pueden emplearse por ejemplo para la evaluación de un experimento adiabático de cesta de alambre o bien para evaluar un experimento de acumulación adiabática de temperatura de calor. Los conocimientos relativos a la capacidad térmica exacta de una muestra permiten determinarse asimismo características de seguridad más exactas.
Una aplicación especial y más compleja la ofrece el parámetro de la conductividad de temperatura a, el cual junto con determinados parámetros cinéticos (ecuación de Arrhenius, cinética de 0 orden) puede emplearse de un experimento adiabático de acumulación de calor y temperatura a fin de calcular mediante la teoría de la explosión térmica según Frank-Kamenetskii valores para la SADT (self accelarating decomposition temperature) en función de diferentes tamaños de recipientes.
[1] ISO 22007-2 (2015-08-01): Plastics – Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity, Part 2: Transient plane heat source (hot disc) method
[2] Kotoyori, Takashi: Diffusion and Heat Transfer in Chemical Kinetics. 1st
Edition. Elsevier Science, 2005
[3] Frank-Kamenetskii, David A. ; Appleton, John P. (Hrsg.): Diffusion and
Heat Transfer in Chemical Kinetics. 2nd Enlarged and Revised Edition. Plenum Press, 1969