การหาสมบัติความร้อนในของแข็งด้วยวิธีมิราจ

Determination of thermal properties of solid samples by mirage method

Name: อุเทศ อาชาทองสุข

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วท.ม. (ฟิสิกส์) 2563

Classification :.LCCS: QC176.8.T4

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. -- สาขาฟิสิกส์ -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: ของแข็ง -- สมบัติทางความร้อน

Abstract: วิธีมิราจเป็นการประยุกต์ปรากฏการณ์โฟโตเทอร์มอลเพื่อศึกษาสมบัติทางความร้อนของวัสดุตัวอย่าง โดยวัสดุตัวอย่างดูดกลืนพลังงานจากแสงมอดูเลทของปั๊มเลเซอร์ เมื่อวัสดุตัวอย่างส่งผ่านความร้อน ของไหลเหนือบริเวณพื้นผิวของวัสดุตัวอย่างจะรับพลังงานความร้อนนั้น เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิส่งผลให้ค่าดัชนีหักเหของของไหลเปลี่ยนแปลง จัดโพรบเลเซอร์โดยให้ลำแสงผ่านของไหลเหนือพื้นผิวของวัสดุตัวอย่างในแนวขนานและใกล้กับพื้นผิวมากที่สุด เมื่อค่าดัชนีหักเหของของไหลเปลี่ยนแปลง ลำแสงโพรบเลเซอร์จะหักเหจากเดิม ใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดการเบี่ยงเบนนี้ โดยอ่านค่าสัญญาณการหักเหด้วยเครื่องขยายสัญญาณล็อคอิน งานวิจัยนี้ต้องการสร้างชุดปฏิบัติการตรวจหาค่าการแพร่ความร้อนในของแข็งด้วยวิธีมิราจและศึกษาเปรียบเทียบสมบัติทางความร้อนของของแข็ง 3 ชนิด ได้แก่ Glassy carbon G (SGG) Neutral density filter (ND) แผ่นสังกะสี (Zn) โดย SGG และ ND เป็นวัสดุมาตรฐานซึ่งทราบค่าการแพร่ความร้อน แต่ Zn เป็นวัสดุตัวอย่างไม่ทราบค่าการแพร่ความร้อน การวัดค่าการแพร่ความร้อนในของแข็งด้วยวิธีมิราจเปรียบเทียบกับทฤษฎีการคำนวณค่าการแพร่ความร้อน จากการทดลองพบว่าค่าการแพร่ความร้อนของวัสดุมาตรฐาน SGG และ ND เท่ากับ 6.4 x 10-6 และ 6.6 x 10-7 m2s-1 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับค่าที่เชื่อถือได้ พบว่ามีเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนเท่ากับ 6.67 และ 10.00 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ และการแพร่ความร้อนของวัสดุตัวอย่าง Zn มีค่าเท่ากับ 4.2 x 10-5 m2s-1 ชุดปฏิบัติการนี้สามารถใช้กับวัสดุตัวอย่างของแข็งผิวเรียบที่มีสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงสูง สามารถวัดค่าการแพร่ความร้อนของของแข็งได้ดีในช่วง 10-5 ถึง 10-7 m2s-1 และจำเป็นต้องใช้เอทานอลเป็นของไหลในการวัด เนื่องจากความร้อนสะสมในปั๊มเลเซอร์ส่งผลต่อความไม่เสถียรในการให้ความร้อนแก่วัสดุตัวอย่าง จึงต้องทำการทดลองแต่ละครั้งให้เสร็จสิ้นภายใน 30 นาที The mirage technique is an application of the photothermal phenomena effect to study the thermal properties of sample. The sample absorbs energy from the modulated laser pump beam. When the sample transfers heat energy, the fluid above the sample surface receives heat energy causing the temperature and the refractive index change. A laser probe beam pass through the fluid nearly parallel to the sample surface. Laser probe beam will refract because of the changing of refractive index. This changing was detected by the position detector and the amplitude signal was read by the lock-in amplifier. The aim of this research is to set up the mirage method and to compare thermal diffusivity of 3 solid samples, glassy carbon G (SGG), neutral density filter (ND) and zinc (Zn). SGG and ND are the standard samples, whereas Zn is the unknown samples. From experimental results, thermal diffusivity of SGG and ND were 6.4 x 10-6 and 6.6 x 10-7 m2s-1respectively. The comparison with reliable reference value shows the %Error of SGG and ND were 6.67%, 10.00% respectively. For the Zn sample, the thermal diffusivity of 4.2 x 10-5 m2s-1 was measured. This set-up can detect the thermal diffusivity of solid sample with smooth surface and high absorbance coefficient. It has good performance to detect the thermal diffusivity in the range of 10-5 to 10-7 m2s-1 and necessary to use only ethanol as fluid for the experiment. Due to the heat accumulated in pump laser resulting in instability heating to the sample, each experiment must be done in 30 minutes

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: สุธารัตน์ โชติกประคัลภ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Created: 2563

Modified: 2568-07-22

Issued: 2568-07-22

วิทยานิพนธ์/Thesis

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2563/uthed-ach-all.pdf

CallNumber: QC176.8.T4 .อ44

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: ฟิสิกส์

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	uthed-ach-all.pdf	4.97 MB

ใช้เวลา

0.177665 วินาที