Thermal diffusivity measurement by means of the hot wire technique

• J. Guarachi ^[1] ; U. Nogal ^[1] ; J. Hernández Wong ^[1] ; A. Calderón ^[1] ; E. Marín ^[1] ; J. B. Rojas Trigos ^[1] ; A. G. Juárez Gracia ^[1] ; R. Abdelarrague ^[2] ; R. A. Muñoz Hernández ^[1]
  1. [1] Instituto Politécnico Nacional

     Instituto Politécnico Nacional

     México

     
  2. [2] Universidad Autónoma del Estado de México

     Universidad Autónoma del Estado de México

     México

     
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 10, Nº. 2, 2016
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Se reportan modelos aproximados para la diferencia de temperatura T en función del tiempo t en las etapas de calentamiento y enfriamiento medidos con la técnica del alambre caliente (hot wire). Se demuestra que el considerar hasta el tercer término en el desarrollo en serie de potencias de la integral exponencial conduce a una aproximación significativamente mayor a la expresión para T. Se demuestra la utilidad del modelo reportado para la etapa de calentamiento mediante el ajuste a resultados experimentales de óxido de magnesio en polvo. Asimismo, se reportan valores mínimos a medir de la difusividad térmica  para los casos de una sola aguja y la sonda dual y se demuestra que  es menor en dos órdenes de magnitud para la sonda de una aguja que para el caso de una sonda dual, lo cual da mayor amplitud a la aplicación de esta técnica. Finalmente, la aplicación del modelo a la etapa de enfriamiento muestra que el modelo no reproduce de forma confiable los puntos experimentales debido a la importancia en esta etapa de los efectos de bordes no considerados en el desarrollo del modelo.

  • English

    Approximate models for the temperature difference Tas a function of the time t in the heating and cooling stages measured with the hot wire technique are reported. It is shown that considering up to the third term in the power series development of the exponential integral leads to a significantly greater approximation to the expression for T. The utility of the model for the heating stage is demonstrated by the adjustment to experimental results of magnesium oxide powder. Likewise, minimum values to be measured of the thermal diffusivity  are reported for the cases of a single needle and the dual probe and it is shown that  is smaller by two orders of magnitude for the probe of a needle than for the case of a dual probe, which gives greater amplitude to the application of this technique. Finally, the application of the model to the cooling stage shows that the model does not reliably reproduce the experimental points due to the importance at this stage of the effects of edges not considered in the development of the model.