Výukový model pro určování tepelných vlastností materiálu

Abstract

Práce se zabývá výrobou modelu schopného měřit vybrané tepelné vlastnosti materiálů. Těmito vlastnostmi jsou tepelná vodivost a tepelná kapacita. Oba tyto parametry jsou klíčové v mnoha aplikacích, zejména v oblasti tepelných izolací nebo při řešení odvodu tepla. Pro model byla postupně sestavena mechanická konstrukce doplněna požadovanými senzory schopná měřit podle zvolených metod. Následně bylo zařízení doplněno o uživatelské rozhraní, ve kterém lze vidět všechny důležité parametry a samotný výsledek. Během validačního měření byly vlastnosti zjišťovány na třech vzorcích ze známých materiálů. Pro měření tepelné vodivosti se chyba od známé hodnoty pohybovala v rozsahu 8 až 24,5 % a pro měření tepelné kapacity byla největší odchylka 2,83 %. Vyrobený model je tak schopný měřit požadované vlastnosti s relativně dobrou přesností a je možné jej využít jak ve výuce, tak pro praktické měření.

The thesis deals with the creation of a model capable of measuring selected thermal properties of materials. These properties are thermal conductivity and heat capacity. Both of these parameters are crucial in many applications, especially in thermal insulation or heat dissipation solutions. For the model, a mechanical construction was gradually built, fitted with the required sensors capable of measuring according to the chosen methods. Afterwards, the device was completed with a user interface in which all important parameters and the result itself can be seen. During the validation measurements, the properties were investigated on three samples of known materials. For the thermal conductivity measurement, the error from the known value ranged from 8 to 24.5 %, and for the heat capacity measurement, the largest error was 2.83 %. The constructed model is capable of measuring the required properties with relatively good accuracy and can be used both in teaching and for practical measurements.