การพัฒนาเครื่องมืออย่างง่ายเพื่ศึกษาสภาพการนำความร้อนของวัสดุ

Abstract

ได้พัฒนาเครื่องมืออย่างง่ายขึ้นสองแบบ เพี่อวัคค่าสภาพการนำความร้อน (K) ของฉนวนความร้อนชนิดต่าง ๆ เมื่อได้ผลการทดลองแล้วนำไปเปรียบเทียบกับการทดลอง โดยวิธีปั๊มสุญญากาศ ผลการทดลองมีค่าความแตกต่างกันไม่เกิน 10% ตามจุดมุ่งหมายของงานวิจัย เครื่องมือแบบที่หนึ่งสร้างโดย นำแหล่งกำเนิดความร้อนฝังไว้ตรงกลางกล่อง วัสดุรูปสี่เหลี่ยมลูกบาศก์ ปริมาณความร้อนจะถูกส่งผ่านออกมาสู่ผิวภายนอก ซึ่งอุณหภูมิเป็น 0°C ด้วยปริมาณคงที่ โดยการบันทึกผลต่างของอุณหภูมิระหว่างผิวภายในกับผิวภายนอกของกล่องวัสดุ ในสภาวะสมดุลความร้อนจะสามารถ คำนวณค่า K (thermal conductivity) ของวัสดุได้ สำหรับ PMMA (Poly (methyl methacrylate) ) ได้ K = 0.186 วัตต์/เมตร◦ซ เมื่อเปรียบเทียบกับ ค่า K จากหนังสืออ้างอิงแล้ว จะมีความแตกต่างกัน 4 % เครื่องมือแบบที่สองพัฒนาขึ้นในลักษณะที่ให้พลังงานความร้อนไหลผ่านแผ่นวัสดุที่วางซ้อนกันเป็นชั้น โดยชั้นบนสุดเป็นฐานกล่อง PMMA ที่ทราบค่า K ชั้นถัดลงมาเป็นวัสดุตัวอย่างที่ต้องการทดลอง และเมื่ออุณหภูมิของวัสดุทุกชั้นอยู่ในสภาวะคงตัว ในขณะที่ผิวบนสุดมีอุณหภูมิเป็น 0°C ตลอดเวลา อัตราพลังงานความร้อนที่ไหลผ่านวัสดุแต่ละแผ่นจะเท่ากันทำให้สามารถคำนวณค่า K ของวัสดุได้ วัสดุตัวอย่างที่ทดลองมี 4 ชนิด พบว่าแต่ละชนิดมีค่า K ดังนี้ คือ กระจก K = 0.92 วัตต์/เมตร◦ซ ความแตกต่าง 8 %, แบคเคลไรท์ K = 0.25 วัตต์/เมตร ◦ซ ความแตกต่าง 8 %, PMMA (บาง) K = 0.195 วัตต์/เมตร◦ซ ความแตกต่าง 3 %, พีวีซี K = 0.15 วัตต์/เมตร◦ซ ความแตกต่าง 6 % จากผลการทดลองพอสรุปได้ว่าเครื่องมือที่พัฒนาขึ้นทั้งสองแบบสามารถนำไปใช้ในห้องปฏิบัติการ เพี่อศึกษาพฤติกรรมเชิงความร้อนของฉนวนความร้อนต่าง ๆ ได้