Disertační práce
Kap. 9: Termofyzikální vlastnosti látek

  
9. Termofyzikální vlastnosti látek

Rozhodující složkou, ve výpočtech teplotního chování slitin, při počítačových simulacích jsou termofyzikální vlastnosti v celém sledovaném intervalu teplot. V této kapitole se zmíníme o definování těchto teplotních vlastností a metodách jejich určení.
Chování látek při různých teplotách je dobře experimentálně a teoreticky zpracováno pro čisté látky. U slitin, které tvoří převážnou většinu používaných látek, jsou vlastnosti určovány jako komplexní vliv všech těchto prvků na slitinu. Odlévané součásti však nejsou chemicky homogenním materiálem a to ani při mikropohledu, natož při makropohledu. Výsledné termofyzikální vlastnosti součásti nejsou však jen prostým obrazem o jejich chemickém složení. Jedná se o komplexní charakteristiku, která v sobě zahrnuje další vlivy související s utvářením materiálů v těchto intervalech:
0. stádium - příprava vsázky, způsob tavení, očkování, modifikace
1. stádium - stádium lítí a plnění formy tekutým kovem
2. stádium - období mezi teplotou likvidu a solidu
3. stádium - pod teplotou solidu, chladnutí odlitku
4. stádium - změna vlastností pod eutektickou teplotou 

Ve všech těchto stádiích se uplatňují rozličné principy, které působí na utváření vlastností materiálu z hlediska jejich termofyzikálních vlastností. Přesné hranice mezi jednotlivými údobími, resp. mechanismy v nich obsažené nejsou jasně rozlišitelná a navzájem se prostupují. Jednotlivé mechanismy a vlivy jsou:
· Velikosti zrn
· U litin - množství, tvaru a rozložení grafitu
· Struktura matrice
· Vzniku intermediálních fází
· Precipitace
· Segregace
· Difúze
· Odmíšení
· Mikroodmíšení
· Nečistot
· A dalších

Všechny tyto vlastnosti utvářejí výsledné termofyzikální vlastnosti materiálu odlitku, přičemž pro potřeby technické praxe se berou hodnoty popisující vlastnosti na makro úrovni. Úroveň jednotlivých zrn, resp. pohyb prvků přes jejich hranice je uvažován jen pro potřeby simulace těchto dějů, ne však pro potřeby simulace celých součásti.
Z toho vyplývá, že to co nazýváme termofyzi-kálnimi vlastnostmi je určitá komplexní charakteristika zahrnující v sobě všechny výše uvedené případy a podává nám obraz o průměrném vlivu všech těchto parametrů na součást. Při laboratorních měření (např. kalolimetricky - obr. 37) se vychází ze vzorků, které jsou buď separovány z většího celku a tudíž nám podávají charakteristiku jen o určité části, nebo jsou odlity za laboratorních podmínek, které se však liší od provozní praxe [82].

9.1. Teplotní součinitel délkové roztažnosti
Pro pochopení tepelné roztažnosti je možné vycházet z představy klasického oscilátoru popisující dvojici atomů při teplotě T a vliv anharmonických členů v potenciální energii na jejich střední vzdálenost. 
Této formule se obvykle používá v technické praxi pro vyjádření teplotní roztažnosti v malém intervalu teplot. V simulačních programech, kde jsou hodnoty tabelovány vždy po určitém teplotním intervalu, se používá lineární aproximace pro zjištění hodnot roztažnosti pro výpočty.
U slitin s úplnou vzájemnou rozpustností složek v tuhém stavu lze mít za to, že v závislosti na objemovém procentu má isotropní teplotní roztažnost lineární průběh. Pokud jde o slitinu se značně rozdílnými tepelnými roztažnostmi složek, nelze se vyhnout vnitřním mikropnutím při ohřevu, jež jsou tím větší, čím větší je rozdíl v roztažnostech. U tuhých roztoků není teplotní roztažnost lineární funkcí složení, nýbrž vždy je menší než odpovídá výpočtu ze směšovacího pravidla. 
Teplotní roztažnost čistých kovů i slitin ovlivňují fázové přeměny prvního a druhého řádu. Nejznámější příklad přeměny prvního řádu je objemová kontrakce při přeměně a ® g u čistého železa, která obnáší 0,5 %. Změna typu mřížky se projeví podstatně vyšší roztažnosti mřížky se směstnanějším uspořádáním. Z přeměn druhého řádu ovlivňují roztažnost změny magnetických vlastností, které mají teoreticky i prakticky velkou důležitost. Rovněž stupeň uspořádání mřížky má vliv na teplotní roztažnost. Existence uspořádání nadstruktury se projeví na isotermě roztažnosti jejím malým zvýšením [82].

9.2. Měrná tepelná kapacita
Přivádíme-li do jakéhokoliv látky teplo Q, zvýší se její teplota T. Při tom se na stejné zvýšení teploty musí dodat různým látkám různé množství tepla. Současně vidíme, že i u téže látky potřebujeme k ohřátí o stejný rozdíl teplot v různých teplotních a tlakových intervalech různé množství tepla. Proto zavádíme pojem měrná tepelná kapacita označované c s rozměrem [J / kgK], která je definována jako množství tepla potřebného k ohřátí jednoho kg nějaké látky o 1 K.
Měřením se prokázalo, že měrné tepelné kapacity různých látek jsou různé a pro tutéž látku jsou obecně závislé na teplotě t a tlaku p, tj. c = f(p, t). U většiny látek se stoupající teplotou měrná tepelná kapacita roste. V technických výpočtech se proto užívá tzv. střední měrná tepelná kapacita v daném teplotním intervalu [84].

Tepelná kapacita slitin a sloučenin je aditivní vlastnosti. Jestliže jde o binární slitinu, jejíž složky mají tepelné kapacity CPX a CPY, a jestliže atomové podíly složek ve slitině jsou x a y, je tepelná kapacita slitiny

CP = xCPX + yCPY,

U slitin eutektického typu je toto pravidlo splněno, jak již bylo několikrát přezkoušeno. U tuhých roztoků a intermetalických fází studovaných při vysokých a nízkých teplotách byly nalezeny odchylky, které jen ve zvláštních případech dosahovaly 6 - 8 % a byly buď kladné, nebo záporné.
Odchylky lze očekávat tím menší, čím bližší jsou tepelné kapacity složek při dané teplotě, a pokud jde o slitiny u kterých se vyskytují fázové přeměna, bude její vliv tím menší, čím je teplota, při které se tepelná kapacita určuje, vzdálenější od teplot oblasti fázové přeměny.
Protože přes všechny pokroky kalolimetrie je zjišťování tepelných kapacit za vysokých teplot obtížné, mají význam metody, které dovolují vypočítat tepelné kapacity při konstantním tlaku s co největším přiblížením ke skutečnosti.
Ivanova /85/ ukázala, že tepelné kapacity kovů a polokovů mají velmi blízkou hodnotu při poměrné teplotě T/TPRV , kde TPRV je teplota první fázové přeměny při stoupající teplotě. Na základě četných experimentálních dat dochází k závěru, že tepelnou kapacitu v rozmezí T = 0,3 TPRV až TPRV 
Avšak u některých technicky důležitých prvků, jako je Cr, Fe, Mn, Mo, Ni a V, lze této metody použít jen do teploty TODK , při které se průběh tepelné kapacity odklání vzhůru vlivem fázové přeměny. TODK je pro železo nízko, a to při teplotě " 330C.

9.3. Druhy sdílení tepla
Sdílení tepla, resp. přenos tepelné energie probíhá v různých podmínkách. V pevných látkách se teplo sdílí mezi částicemi tělesa. Je-li přitom zachována tepelná rovnováha, charakterizována teplotou, nazývá se tento druh sdílení tepla vedením. Množství tepla procházející pevnou látkou je přímo úměrné teplotnímu rozdílu ve směru toku energie, dále je přímo úměrné ploše kolmé na směr toku a nepřímo úměrné vzdálenosti teplotních rovin. Tuto závislost poprvé formuloval Fourier. 
Teplotní gradient je vektor, jehož směr je opačný než směr tepelného toku Q, což je respektováno záporným znaménkem na pravé straně vztahu (110). Součinitel tepelné vodivosti l [W/mK] je jednou z termofyzikálních vlastností materiálu a její hodnota je pro různé materiály uváděna v technických a fyzikálních tabulkách. 
V tekutých látkách (kapaliny a plyny) je přenos energie mezi částicemi doprovázen přemisťováním hmotnosti látky v prostoru. Přenos tepla, doprovázený prouděním hmotnosti se nazývá přestup tepla prouděním - tepelná konvekce. 
Druhým druhem sdílení tepla je sdílení tepla sáláním - tepelná radiace. Při tomto způsobu přenosu tepelné energie jsou nositeli tepelné energie elementární částice hmoty (fotony), šířící se rychlosti světla v plynném prostředí nebo vakuu. 

Třetím případem je sdílení tepla vedením - tepelná kondukce. kdy se teplo přenáší seskupením atomů a molekul v pevných látkách dvěma rozdílnými přístupy tepelné energie. Prvním způsobem je vibracemi přenášejícími se strukturou látky a druhý je způsoben volnými elektrony, které procházejí látkou. Pro kovy je typický druhý způsob, jehož vliv je o dva řády větší než-li vliv vibrací. 
Slitiny, na rozdíl od čistých kovů, obsahují omezený počet volných elektronů, takže oba způsoby přenosu energie mají přibližně stejnou hodnotu. Obecně je tepelná vodivost pevných látek daná součtem obou vodivostí. 
V technické praxi se obvykle vyskytují všechny tři druhy sdílení tepla současně. Hovoříme-li tedy např. o čisté tepelné kondukci předpokládáme, že tepelné toky sáláním a konvekcí jsou tak malé, že je lze v daném případě zanedbat.
Přenos v kapalných látkách se více podobá přenosu tepla v pevných látkách, než-li v plynných. Molekuly však již nezaujímají pevná místa prostoru, jak tomu je u krystalických pevných látek. Přesto mají molekuly kapaliny sklon k tvorbě molekulárních seskupení. Při porovnání s pevnými látkami lze konstatovat, že kapaliny mají také krystalickou strukturu, avšak uspořádání krystalů se každým okamžikem mění.

Stejně jako u pevných látek můžeme tepelnou vodivost kapalin rozdělit na dvě složky. První zachycuje vliv fononů lf a druhá vliv translační složky lt. U kapalin kromě volných elektronů je ve složce lt zachycen i vliv transportu tepla ionty.
Tento model kapaliny však nevystihuje zcela přesně fyzikální podstatu přenosu tepelné energie, proto se teoreticky zjištěná vodivost od empiricky zjištěné liší. V technické praxi se využívá tepelná vodivost zjištěna empiricky (fyzikální tabulky).
Tekuté kovy vedou fonony a navíc volnými elektrony a ionty. Složka lE je obvykle větší než lf. Výsledná tepelná vodivost tekutých kovů bývá až 100 krát větší než u ostatních kapalin. 

Tepelná vodivost plynů (včetně par vody) se od vodivostí pevných látek a kapalin podstatně liší, neboť každá molekula plynu se na rozdíl od předcházejících dvou případů chová samostatně a vykonává nahodilý pohyb. Vzdálenost mezi molekulami plynu je 100 až 1 000 větší než je průměr molekuly. Podle klasické kinetické teorie závisí vodivost plynů na součinu dynamické viskozity a měrného tepla l=hcv. Dosažené hodnoty vodivosti vycházejí poloviční, než-li ukazují experimenty. Proto teoretická bádání v tomto oboru i nadále pokračují. 

Pro pochopení procesu tepelného odporu mřížky kovu vycházíme z následujícího: Střední volná dráha fononu l je určena dvěma procesy, totiž geometrickým rozptylem (tj. rozptylem na geometrických nedokonalostech mřížky) a srážkami s jinými fonony. 
Pokud by síly působící mezi atomy byly čistě harmonické, nebyly by srážky různých fononů možné a střední volná dráha by byla omezena pouze rozptylem fononu na povrchu krystalu a na mřížkových poruchách. Pokud v mřížce působí i anaharmoické interakce, dochází k vazbě různých fononů, jež dále omezuje hodnotu střední volné dráhy. Pro vysvětlení teorie interakcí fononu, U a N-procesy, které s nimi související odkazuji na příslušnou literaturu např. [84] - strana. 155-158. 
Nyní se budeme zabýval druhým mechanismem a to interakcemi na nedokonalostech krystalu. K omezení střední volné dráhy mohou významně přispět i geometrické efekty. Je třeba uvažovat s rozptylem účinkem hranic krystalu, přítomnosti různě hmotných izotopů v přírodních chemických prvcích, chemickými nečistotami a poruchami mřížky, a konečně i amorfními strukturami.

9.4. Vodivost slitin
Vliv přísadových prvků se projevuje různě podle typu slitiny. Začněme nejprve nejjednodušším případem a to binární slitinou se složkami vzájemně nerozpustnými v tuhém stavu. Zde lze použít dvou modelů a to, že obě složky jsou uspořádány jak destičky za sebou nebo jako destičky vedle sebe. 

Tepelná vodivost neuspořádaných tuhých roztoků s neomezenou rozpustností
Experimentální údaje o tepelné vodivosti tuhých roztoků s neomezenou rozpustností je mnohem méně než o jejich vodivosti elektrické. Jak však lze očekávat z celkové analogie obou vodivostí, musí být teplená vodivost tuhých roztoků podstatně nižší než jejich složek. Nutno také očekávat, že na rozdíl od nepatrné závislosti teplené vodivosti čistých látek kovů na teplotě bude se nízká tepelná vodivost tuhých roztoků s teplotou zvyšovat, což souvisí s tím, že se na celkové tepelné vodivosti tuhých roztoků významněji podílí i tepelná vodivost mřížky.

Analogie s elektrickou vodivostí pro zředěné tuhé roztoky:
Při nízkých koncentracích platí vždy Matthiessenovo - Flemingovo pravidlo, takže celkový měrný elektrický odpor lze zapsat jako:

r = r0 + ap + bp2 (117)
kde r0 je měrný odpor čistého kovu
p atomová procenta % přísady
a, b konstanty, které nezávisí na teplotě
Do asi 1 % je b bezvýznamné, takže konstanta a se rovná přímo zvýšení odporu přísadou.
Analogie s elektrickou vodivostí pro neuspořádané tuhé roztoky:
U tuhých roztoků s neomezenou rozpustností a náhodným rozložením atomů se používá vztah:
r = r0 + rT , (118)

kde r0 definujeme jako měrný elektrický odpor při teplotě 0K, označujeme jej také jako zbytkový odpor. Tento člen je na teplotě nezávislý.
rT je teplotně závislý člen
Hlubší matematicko - fyzikální rozbor je uveden v [86] strana 388 až 395.

Elektrický odpor u tuhých roztoků feromagnetických kovů
Zde jsou poměry na rozdíl od čistých kovů složitější, neboť se zde projevuje vliv Curierova bodu. Podle [86] (studium slitiny Fe a Ni) lze tuto anomálii vysvětlit nehomogenitou materiálu, která se nutně projevuje na jeho magnetických vlastnostech, takže různé oblasti materiálu budou mít i různé Curierovy body. 
Zde jde o nehomogenitu, při které přechod z feromagnetického do paramagnetického stavu (či naopak) neprobíhá při jediné teplotě, nýbrž v teplotním intervalu.

Elektrická vodivost uspořádaných tuhých roztoků
Vliv uspořádání na vodivost je značný a to i pro slitiny s omezenou rozpustnosti v tuhém stavu. 
Ve fázích se silným uspořádáním vodivost stoupá a má výrazné maximum způsobené tím, že fáze stechiometrického složení mají maximální stupeň uspořádání. V heterogenních oblastech se řídí elektrický odpor pravidlem vyloženým u heterogenních slitin. Rovněž teplotní součinitel elektrické vodivost v oblastech maximálního uspořádání dosahuje prudkého maxima. 

Vodivost technicky důležitých slitin
Velký technický význam slitin železa vedl k tomu, že na základě měření byly hledány empirické vztahy pro vliv složení na tepelnou resp. elektrickou vodivost. Například je tento vztah pro uhlíkaté oceli [86]:

w = 1 / l = 4,4 + 8,7 S C [mK/W] (119)

kde SC = C + 12/28 Si + 12/55 Mn [váhová %]

Tyto vztahy však platí jen pro jednu oblast materiálu a to ještě přibližně. Podobně jako Benediks i další autoři hledali vztahy, které by na základě chemického složení popisovali tepelnou vodivost materiálu. Vždy však byl jejich popis omezen jen na určitou třídu materiálu a nepřihlížel např. k tepelnému zpracování. 
Yensen /87/ v [86] zjistil, že první přísady uhlíku zvyšují měrný odpor více, než by odpovídalo vztahu (119). Na tepelnou vodivost má chemická odlišnost prvků menší vliv než-li na elektrickou. Vliv množství přísad na elektrický odpor a teplenou vodivost je vyjádřen v práci [88] součtem všech cizích atomů na 100 g železa.

V této disertační práci navazujeme na první práce vykonané již v této oblasti, kdy předmětem zkoumání byly jednotlivé termofyzikální parametrů a jejich vliv na počítačovou simulaci. Například autoři [89] zkoumali pořadí vlivu termofyzikálních parametrů na čas tuhnutí odlitků při použití různých formovacích materiálů.
Analýza vedení tepla byla prováděna s respektováním koeficientu teplotního přenosu na plochách styku odlitku a formy. Autoři ve svém příspěvku konstatují, že řešení teplotního přenosu a stanovení okrajových podmínek na rozhraní odlitek - forma je velmi obtížné. 

9.5. Hustota
Hustota, nebo-li měrná hmotnost, je definována jako hmotnost objemové jednotky homogenní látky při určité teplotě. Touto definici jsou dány všechny známé metody k určení měrné hmotnosti vážením. 
U krystalických látek, u kterých známe typ krystalické mřížky a její rozměry, můžeme vypočítat měrnou hmotnost i z těchto údajů, neboť kromě toho známe hmotnost jednotlivých atomů jako podíl atomové hmotnosti a Avogardovy konstanty. Lze tedy na základě mikrorentgenových metod určit ideální hustotu dokonalého krystalu, ve kterém jsou všechny uzlové body obsazeny atomy. Tak tomu ovšem ve skutečnosti není. I když se přesnost přímého určování měrné hmotnosti a přesnost měření základního mřížkového parametru stále zvyšují, nelze ani do budoucna počítat s tím, že z rozdílu ideální a skutečné hmotnosti by bylo možno soudit na nedokonalosti ve výstavbě mřížky. Technická krystalická látka obsahuje vždy mikropóry, popřípadě i makropóry, submikroskopické a mikroskopické vměstky nečistot lehčích než vlastní kov, které se především podílejí na rozdílu mezi ideální a skutečnou hustotou.

Měrná hmotnost podvojných slitin z kovů, které nejsou mezi sebou v tuhém stavu dokonale rozpustné se řídí jednoduchou závislostí. 
Měrná hmotnost je tedy lineární funkcí složení pouze tehdy, je-li složení vyjádřeno v objemových procentech. Je-li složení ve váhových procentech, lze snadno dokázat, že jde o závislost hyperbolickou¨.
Tyto vztahy však platí přesně pouze tehdy, pokud nejsou ve slitinách pórovitá místa nebo deformační pnutí. 
U tuhých roztoků ukazovala starší měření závislost měrného objemu na váhové konfiguraci nejčastěji odchylku od přímkového průběhu směrem k menšímu měrnému objemu [87].
U slitin s úplnou vzájemnou nerozpustností složek v tuhém stavu lze mít zato, že v závislosti na objemovém procentu má izoterma teplotní roztažnosti lineární průběh. Pokud jde o slitiny se značně rozdílnými tepelnými roztažnostmi složek, nelze se vyhnout vnitřním mikropnutím při ohřevu, jež jsou tím větší, čím větší je rozdíl v roztažnostech.

9.6. Fyzikálně teplotní vlastnosti litin
Fyzikálně teplotními vlastnosti litin v tuhém stavu jsou ovlivněny přítomnosti grafitu ve struktuře, jeho tvarem a druhem základní kovové hmoty. 
Hustota - snižuje se s rostoucím množstvím vyloučeného grafitu. Je přibližně o 10% nižší, než hustota oceli, za normální teploty je obvykle v rozmezí 7100 - 7300 kg m-3.
Součinitel tepelné vodivosti - souvisí s tvarem a množstvím vyloučeného grafitu a je podstatně vyšší, než součinitel tepelné vodivosti oceli. Čím více je ve struktuře grafitu, tím větší je tepelná vodivost. Vodivost litin s lupínkovým grafitem s hrubým grafitem je vyšší, než litiny s grafitem jemným, tepelná vodivost litiny s lupínkovým grafitem je obecně vyšší, než litiny s kuličkovým grafitem. Tepelná vodivost LLG je v rozmezí 45 - 52 W m-1 K-1 , u LKG přibližně 32 - 38 W m-1 K-1.

Součinitel tepelné roztažnosti - je u grafitických litin menší, než u ocelí a běžně se pohybuje v rozmezí 10 - 13x106 K-1. S rostoucí teplotou roztažnost vzrůstá. Tepelná roztažnost austenitu v nelegovaných litinách je asi 18x106 K-1. Dobrá tepelná vodivost a menší tepelná roztažnost vedou ve srovnání s ocelí ke vzniku relativně malých teplotních pnutí, malému tepelnému borcení odlitků a k dobré odolnosti proti tepelným šokům. 

9.7. Tepelné poměry ve formě
Všechny jevy vznikající ve formovací směsi jsou podmíněny tepelnými změnami, které nastávají od prvého okamžiku styku roztavené slitiny s formou nebo jádrem. Ohřev formy a jader je z hlediska nauky o sdílení tepla případ nestacionárního prostorového (třírozměrného) sdílení tepla a hmoty. Nestacionární vedení tepla v odlitku a ve formě je popsáno parciální diferenciální rovnicí Fouriera. Přestup tepla ve formě po odlití, t.j. rozdělení teploty ve formě v různých vzdálenostech od odlitku je důležitý, sledujeme-li chemické a fyzikální změny formovací směsi. Intenzita výměny tepla mezi odlitkem a formou je určena především tepelně-fyzikálními vlastnostmi formy

Součinitel tepelné vodivost v pórovitém disperzním materiálu je především realizována přes místa kontaktů jednotlivých zrn ostřiva. Teoreticky u ideálního ostřiva jde o bodový styk koulí, avšak u reálných směsí vzhledem ke hranatosti zrn, přítomností pojivových mostů, vody a přísad, se jedná o plochy styku, které celkovou vodivost zvyšují. Vzduch a plyn v mezizrnových prostorách se rovněž podílejí na přenosu tepla, avšak mají přibližně o řád nižší l než písek, proto není s nimi při přenosu tepla vedením nutno počítat. Ovšem přenos tepla neprobíhá pouze vedením (kondukcí), ale současně prouděním (konvekcí) i sáláním (radiací) mezi jednotlivými póry a tudíž s mnohem větší intenzitou [90].
U pískových směsí je zjišťování součinitele tepelné vodivosti obtížné, neboť jde o heterogenní pórovitou hmotu. Závisí nejen na součiniteli tepelné vodivosti vlastního ostřiva, ale i na vlhkosti vzduchu a plynu v dutinách mezi zrny. Bylo zjištěno, že u pískových forem ovlivňují součinitel tepelné vodivosti rovněž intenzita zhuštění formovací směsi (se zvyšující se intenzitou pěchování vzrůstá součinitel l např. bentonitové směsi) a množství použitého pojiva (se zvyšující se přísadou bentonitu vzrůstá součinitel l).
Měrná tepelná kapacita c směsi závisí nejen na jejím druhu, ale i na její teplotě. Se zvyšující se teplotou směsi se měrná tepelná kapacita zvyšuje. U formovacích směsí má na ni značný vliv obsah vlhkosti. U suché směsi je "c" nižší než u směsi vlhké.
Další důležitou termofyzikální hodnotou je součinitel tepelné akumulace formy bf. Tento součinitel určuje rychlost pohlcování tepla formou a tím rychlost tuhnutí odlitku. 
Jak konstatuje nejen autor [91], který studovala u formovacích materiálů teplotní vodivost a měrné teplo a to pro suché pískové formy (křemíkové písky, olivinové písky, zirkonové a chromité písky), a jejichž vlastnosti měřil z pokojové teploty až na 1000 C, teplotní vodivost formovacích materiálů (křemíkové písky, zirkonové písky a chromité písky) postupně vzrůstají z pokojové teploty až na 500 0C a potom zřetelně klesají až k 1000 C. 

9.8. Přehled fyzikálních veličin
Fyzikální veličina je pojem používaný ke kvantitativnímu popisu fyzikálních jevů nebo vlastností hmotných objektů. Veličiny se označují písmenem latinské nebo řecké abecedy (značka veličiny). Veličina je součinem číselné jednotky a veličiny. Názvy a značky veličin stanoví normy souboru ČSN 01 13 xx. V naší vlasti jsou stanoveny měřící jednotky podle zákona č. 35, 1962 Sb. o měrové službě se změnami a doplňky podle zákona č. 57, 1975 Sb. [92, 93, 94]
Vzhledem k tomu, že veškeré výpočty teplotního pole, mikrostruktury, popřípadě simulování dalších parametrů, bylo děláno ve výpočetním prostředí programového balíku SIMTEC od výrobce RWP Aachen, uvádíme zde - v tab. 3, přehled všech termofyzikálních parametrů, které jsou v databance tohoto programu v jeho verzi z roku 98, kterou jsme používali. 
Označení těchto vlastností v programu, ba ani jejich fyzikální významy nejsou vždy shodné s obecně zavedenou terminologii, uvádíme zde jak označení v balíku SIMTEC, tak i název, rozměr a tam kde je to potřeba, i jejich krátký popis či vysvětlující poznámku [95].


Tab. 3 Termofyzikální veličiny zadávané do programu SIMTEC

Označení	Název	Jednotka	Poznámka
AL	Plošná tepelná vodivost	W / cm2K	Množství tepla přenášené přes rozhraní je závislé na vlastnostech obou látek. V programu je počítáno s nižší hodnotou z obou látek
AP	Teplotní součinitel délkové roztažnosti	K-1
EM	Tangentový modul	MPa	Nejedná se o klasický modul pružnosti E, ale o tzv. „Tangentový modul“, který je závislý na teplotě
GE	Latentní teplo	%	Parametr vyjadřuje množství uvolněného tepla při fázové přeměně a jeho nelineární rozdělování. Pokud neznáme rozdělovací funkci vývinu tepla, lze zadat jen teploty TL a TS a celkové množství latentního tepla. Software SIMTEC spočítá tzv. standardní rozdělovací funkci.
LA	Součinitel tepelné vodivosti	W/cmK	Vyjadřuje množství tepla projitého přes plochu A za čas t deskou o tloušťce d
NY	Poissonova konstanta	1
QP	Vnitřní teplo	W/cm3	Látka může v určitém intervalu teplot vyvíjet vnitřní teplo. Vzhledem k tomu, že extrapolace není možná, používá se lineární interpolace
RH	Hustota	G/cm3	V programu SIMTEC je samotná hustota r použita ve spojení se směrem gravitace
ZTU	Mikrostrukturni data	%	Data pro popis mikrostruktury

Problematika měření termofyzikáních vlastností a měřící technika je rozebrána například v lit. [96].

.

                                                                             Stáhnout PDF soubor s kap 5 - 9 (3,8 MB)

Předcházející kapitola: 8. Úvod do experimentální části

Následující kapitola: 10. Experimentální část
      

Upozornění: Pokud použijete část z moji disertační práce, dodržujte Autorský zákon a dbejte na správnost citací