Thermal Properties of Solids : Theoretical Basis, Research Methods and Selected Results of Proprietary Research

• Autorzy: Zmywaczyk Janusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.9331

Warianty tytułu

PL

Właściwości cieplne ciał stałych : podstawy teoretyczne, metody badań, wybrane wyniki badań własnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper refers to an inaugural lecture prepared by the author for the inauguration of the New Academic Year 2020/2021 at the Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace of Military University of Technology (MUT) in Warsaw (Poland) on 2 October 2020. It presents the origins of research into thermal properties of solids since the mid-1970s by the employees of the thermodynamic research unit at the Department of Aerodynamics and Thermodynamics, followed by the basic modalities of heat transfer, theoretical foundations of thermal expansion, specific heat, thermal conductivity and thermal diffusivity of solids. The measuring apparatus created as a result of proprietary research studies and purchased from market-leading manufacturers is shown with a selection of results from the research into the thermal properties of solids, which are largely the outcome of the application our own research procedures.

PL

Artykuł nawiązuje do wykładu inauguracyjnego opracowanego przez autora w związku z inauguracją Nowego Roku Akademickiego 2020/2021 na Wydziale Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa WAT w dniu 2 października 2020 r. Przedstawiono genezę badań właściwości cieplnych ciał stałych prowadzonych od połowy lat siedemdziesiątych XX w. przez pracowników części termodynamicznej Zakładu Aerodynamiki i Termodynamiki, a w dalszej kolejności podstawowe mody wymiany ciepła, podstawy teoretyczne rozszerzalności cieplnej, ciepła właściwego, przewodności cieplnej i dyfuzyjności cieplnej ciał stałych. Pokazano aparaturę pomiarową powstałą w wyniku realizacji własnych opracowań naukowych oraz zakupioną od wiodących na rynku producentów jak również przedstawiono wybrane wyniki badań właściwości cieplnych ciał stałych, które w dużej mierze są efektem zastosowania własnych procedur badawczych.

Słowa kluczowe

EN

heat transfer; thermophysical parameters; test procedures; test stand

PL

wymiana ciepła; parametry termofizyczne; procedury badawcze; stanowisko pomiarowe

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 12, Nr 2 (44)
• Strony: 9--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., fot., schem., wykr.

Twórcy

autor

Zmywaczyk Janusz

• Military University of Technology, Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace, 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7350-5411

Bibliografia

• [1] Panas Andrzej, Wojciech Deneko. 2008. “Numerical analysis of thermo-mechanical loads of the K-15 engine turbine blade”. Journal of KONES Powertrain and Transport 15 (4) : 447-454.
• [2] Terpiłowski Janusz, Andrzej Panas, Wiesław Sobieraj, Zbigniew Jakielaszek. 2002. Investigations of an Aorfoil Surface Temperature Changes of a Jet Plane on Flight in Changing Atmospheric Conditions. In Proceedings of the 8th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science TEMPMEKO 2001, Physikalisch-Technische Bundesanstalt - VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, pp. 1059-1064, Berlin 19-21 June 2001.
• [3] Dąbrowski Mirosław, Rafał Dulski, Andrzej Panas, Maria Preiskorn, Paweł Zaborowski, Stanisław Żmuda. 2000. Termowizyjna weryfikacja modelu transmisji ciepła w tkankach twardych zęba. W Materiały Konferencyjne IV Krajowej Konferencji Termografii i Termowizji w Podczerwieni, s. 109-113.
• [4] Panas Andrzej, Stanisław Żmuda, Janusz Terpiłowski, Maria Preiskorn. 2003. “Investigation of the thermal diffusivity of human tooth hard tissue”. International Journal of Thermophysics 24 (3) : 837-848.
• [5] Panas Andrzej, Maria Preiskorn, Stanisław Żmuda, Marek Preiskorn, Jan Trykowski. 2003. “In vitro investigations of the heat transfer phenomena in human tooth”. Acta of Bioengineering and Biomechanics 5 (2) : 23-36.
• [6] Koniorczyk Piotr. 1990. Identyfikacja modelu wymiany ciepła w materiałach występującej przy wyznaczaniu ich przydatności cieplnej na przykładzie wybranych tworzyw sztucznych. Rozprawa doktorska. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [7] Koniorczyk Piotr. 2000. Radiacyjno - kondukcyjna wymiana ciepła w ośrodkach o dużej grubości optycznej. Rozprawa habilitacyjna. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [8] Terpiłowski Janusz. 1987. “A pulse method for determining the thermal diffusivity of solids by measuring the temperature difference between the extreme surfaces of the sample”. Journal of Technical Physics 25 (3-4) : 429-439.
• [9] Parker W. J., R.J. Jenkins, C.P. Butler, G.L. Abbott. 1961. “Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity”. Journal of Applied Physics 32 : 1679-1684.
• [10] Panas Andrzej. 1989. Thermal linear expansion measurement by the interferencial method with the use of the microcomputer for the data accumulation and processing. In Proceedings of the IMEKO Symposium on Microcomputers in Temperature and Thermal Measurement, s. 158-168. Łódź, Poland.
• [11] Sypek Jerzy. 2006. Badanie właściwości cieplnych materiałów kompozytowych i wybuchowych z wykorzystaniem zmodyfikowanej metody wymuszenia cieplnego. Rozprawa doktorska. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [12] Koniorczyk Piotr, Janusz Zmywaczyk, Monika Wielgosz. 2019. “Step-wise transient method for analysis of thermal properties of materials part 1. Theoretical considerations”. Thermochimica Acta 682 : 178429.
• [13] Koniorczyk Piotr, Janusz Zmywaczyk, Monika Wielgosz. 2019. “Step-wise transient method for analysis of thermal properties of materials Part 2. Experimental investigations”. Thermochimica Acta 681 : 178376.
• [14] Zmywaczyk Janusz. 2006. Estymacja parametrów termofizycznych ciał stałych z wykorzystaniem wybranych metod optymalizacji. Rozprawa habilitacyjna. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [15] Tzou Da Yu. 1995. “A Unified Field Theory for Heat Conduction from Macro- to Micro-Scale”. Journal of Heat Transfer 117 : 8-16.
• [16] http://www.kmimp.agh.edu.pl/pliki/TEC-Dyl.pdf /(2021).
• [17] Kittel Charles. 2005. Introduction to Solid State Physics (8th ed.). John Wiley & Sons.
• [18] http://www.zinm.if.uj.edu.pl/documents/5807277/106635112/specific+heat+-+from+ECMP.pdf/ /(2021).
• [19] Wei Zhang, Zhiyuan Zhu, Feng Wang, Tingtai Wang, Litao Sun, Zhenxia Wang. 2004. “Chirality dependence of the thermal conductivity of carbon nanotubes”. Nanotechnology 15 : 936-939.
• [20] https://ocw.snu.ac.kr/sites/default/files/NOTE/543.pdf /(2021).
• [21] Panas Andrzej, Janusz Błaszczyk, Andrzej Dudziński, Krzysztof Figur, Anna Foltyńska, Anna Krupińska, Mirosław Nowakowski. 2016. „Badania wpływu temperatury na zmiany właściwości cieplnych i mechanicznych osnowy lotniczego konstrukcyjnego materiału kompozytowego”. Mechanika w Lotnictwie ML-XVII: 147-158.
• [22] Terpiłowski Janusz, Stanisław Jóźwiak, Rafał Rudzki, Robert Szczepaniak, Grzegorz Woroniak. 2020. “Investigation of Phase Transformation of Fe65Ni35 Alloy by the Modified Pulse Method”. Materials 13 (15) : 3425-1-16.
• [23] Terpiłowski Janusz, Rafał Rudzki, Robert Szczepaniak, Grzegorz Woroniak. 2016. “Thermal diffusivity investigation of Fe61Ni39, Fe52Ni48 and Fe40Ni60 binary iron-nickel alloys using the modified pulse method”. Journal of Alloys and Compounds 657 : 748-754.
• [24] Kondrot-Buchta Anna. 2014. Badania eksperymentalne efektu redukcji przewodności cieplnej w spienionych polistyrenach. Rozprawa doktorska. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [25] Panas Andrzej. 2012. IR Support of Thermophysical Property Investigation - Study of Medical and Advanced Technology Materials. In InTech - Infrared Thermography: 65-90.
• [26] Szczepaniak Robert, Andrzej Panas, Mirosław Nowakowski, Jaromir Panas. 2012. „Badania dyfuzyjności cieplnej wody metodą wymuszenia okresowego”. Problemy Mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa - Problems of Mechatronics. Armament, Aviation, Safety Engineering 3 (9) : 85-98.
• [27] Zmywaczyk Janusz, Piotr Zbińkowski, Hilary Smogór, Aleksander Olejnik, Piotr Koniorczyk. 2017. “Cooling of High-Power LED Lamp Using a Commercial Paraffin Wax”. International Journal of Thermophysics 38 : 45-1-14.
• [28] Koniorczyk Piotr, Janusz Zmywaczyk, Andrzej Dębski, Mateusz Zieliński, Marek Preiskorn, Judyta Sienkiewicz. 2020. “Investigation of Thermophysical Properties of Three Barrel Steels”. Metals 10 (5) : 573-1-12.
• [29] Cegła Marcin. 2017. Badania eksperymentalne właściwości cieplno-mechanicznych wybranych stałych paliw rakietowych. Rozprawa doktorska. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.