Metode Uji Standar ASTM E1952-11 untuk Konduktivitas Termal dan Difusivitas Termal dengan Kalorimetri Pemindaian Perbedaan Suhu Termodulasi

Metode Uji Standar ASTM E1952-11 untuk Konduktivitas Termal dan Difusivitas Termal dengan Kalorimetri Pemindaian Perbedaan Suhu Termodulasi

Bahasa Indonesia: Standar "Metode uji standar ASTM E1952-11 untuk konduktivitas termal dan difusivitas termal dengan kalorimetri pemindaian diferensial suhu termodulasi" yang dikembangkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) menjelaskan prosedur untuk menentukan konduktivitas termal bahan padat homogen dan tidak berpori dalam kisaran 0,10 hingga 1,0 W⁄ (Km) dengan kalorimetri pemindaian diferensial suhu termodulasi. Kisaran ini mencakup banyak bahan polimer, kaca, dan keramik. Difusivitas termal, yang terkait dengan konduktivitas termal melalui kapasitas panas spesifik dan kepadatan, juga dapat diturunkan. Konduktivitas termal dan difusivitas dapat ditentukan pada satu atau lebih suhu dalam kisaran 0 hingga 90 derajat.

Metode Uji Standar ASTM E1952-11 untuk Konduktivitas Termal dan Difusivitas Termal dengan Kalorimetri Pemindaian Perbedaan Suhu Termodulasi

Untuk keperluan standar ini, istilah teknis tertentu yang digunakan dalam standar ini, termasuk kalibrasi, kalorimetri pemindaian diferensial, kapasitas panas, suhu termodulasi, presisi, bahan referensi, deviasi standar relatif, pengulangan, reproduktifitas, kapasitas panas spesifik, deviasi standar, analisis termal, konduktivitas termal, dan konduktivitas termal, didefinisikan dalam ASTM E473-21, ASTM E1142-23, dan ASTM E2161-23.

Khusus untuk standar ini, kalorimeter pemindaian diferensial suhu termodulasi mengacu pada versi kalorimeter pemindaian diferensial yang menyediakan program suhu yang bervariasi secara sinusoidal pada sampel uji sebagai tambahan pada program isotermal atau peningkatan suhu konvensional. Hasil analisis meliputi kapasitas panas nyata dan spesifik.

Saat melakukan pengujian, kapasitas panas dari spesimen uji dapat ditentukan menggunakan pendekatan suhu termodulasi, di mana program suhu yang berosilasi atau berulang secara berkala (di sekitar suhu rata-rata) diterapkan pada spesimen uji, menghasilkan aliran panas berosilasi (periodik) ke dalam atau ke luar spesimen. Kapasitas panas dari spesimen uji dapat diperoleh dengan membagi amplitudo aliran panas yang dihasilkan dengan amplitudo suhu osilasi (periodik) yang menghasilkannya. Kapasitas panas spesifik diperoleh dengan menormalkan kapasitas panas terhadap massa sampel.

Keakuratan kapasitas panas yang diperoleh dengan cara ini bergantung pada kondisi percobaan. Bila sampel uji tipis yang dienkapsulasi dalam panci sampel berkonduktivitas termal tinggi diperlakukan dengan osilasi suhu jangka panjang (frekuensi rendah), diasumsikan bahwa sampel uji telah mencapai distribusi suhu seragam dan informasi kapasitas panas yang dihasilkan sebanding dengan metode uji non-osilasi lainnya.

Bila salah satu ujung spesimen uji tebal terkena osilasi suhu jangka pendek (frekuensi tinggi), spesimen uji memperoleh distribusi suhu sepanjang panjangnya yang bergantung pada difusivitas termalnya. Informasi kapasitas panas nyata yang diperoleh dengan cara ini lebih rendah daripada kasus distribusi suhu seragam yang dijelaskan di atas dan sebanding dengan akar kuadrat konduktivitas termal sampel uji.

Konduktivitas termal spesimen uji dapat diturunkan dari kapasitas panas nyata dari spesimen tebal, kapasitas panas sebenarnya dari spesimen tipis, dan sejumlah konstanta geometris dan empiris.

Jika konduktivitas termal spesimen uji rendah, mendekati konduktivitas termal gas pembersih di sekitarnya, koreksi pada konduktivitas termal yang diukur diperlukan untuk mengimbangi kehilangan panas karena spesimen uji yang tebal.

Difusivitas termal diperoleh dari konduktivitas termal yang ditentukan, kapasitas panas spesifik, dan kepadatan spesimen uji.

Konduktivitas termal adalah parameter desain yang berguna untuk laju perpindahan panas melalui suatu material. Hasil metode pengujian ini dapat digunakan untuk tujuan desain, evaluasi layanan, pengendalian produksi, penelitian dan pengembangan, serta penilaian bahaya.

Karena ukuran sampel yang digunakan dalam analisis termal berkisar antara 10 hingga 100 mg, kehati-hatian harus dilakukan untuk memastikan bahwa sampel tersebut homogen atau mewakili material, atau keduanya. Perhitungan konduktivitas termal memerlukan pengetahuan tentang geometri sampel ini. Metode pengujian ini memerlukan ukuran dan bentuk sampel tertentu. Geometri lain dapat digunakan dengan membuat perubahan yang sesuai pada persamaan perhitungan.

Saat mengambil sampel, dua silinder bundar kanan, keduanya berdiameter nominal 6,3 mm, dipilih. Spesimen uji pertama memiliki ketebalan nominal 0,4 mm, dan spesimen uji kedua memiliki ketebalan nominal 3,5 mm. Spesimen uji ini paling mudah diperoleh dengan memotongnya dari batang berdiameter 6,35 mm, bentuk material yang umum. Teknik manufaktur lainnya seperti pemotongan dari stok lembaran menggunakan bor jamur, pemesinan dari stok, atau pencetakan juga dapat digunakan. Permukaan ujung melingkar dari sampel uji dipoles hingga halus dan sejajar dengan plus/minus 600 µm dengan amplas grit 30.

Organisasi kami memiliki tenaga kerja yang kuat yang selalu mengikuti perkembangan global dalam sains dan teknologi serta terus meningkatkan diri. Di antara berbagai tes, pengukuran, analisis, dan evaluasi yang disediakan untuk bisnis di berbagai sektor, terdapat layanan pengujian yang sesuai dengan standar "ASTM E1952-11 Standard Test Method for Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity by Modulated Temperature Difference Scanning Calorimetry".

WhatsApp