Nonlinear thermal diffusion dynamics measured using a simple light-transmission method
方形盒盛透明液體,置放在冷源上方,液體發生熱擴散時,溫度由上往下逐漸下降,形成溫度梯度以及折射率梯度。雷射光照射和鉛直線成一定角度的玻棒透鏡,再穿過方形盒的透明液體時,在屏上形成斜直線,經一段時間的熱擴散後,變成曲線;曲線和斜直線的距離(h),隨著時間(t)以及光線照射的位置(y)改變,作不同y的h-t圖可得知液體的熱擴散率狀況。 冷源的溫度0℃,分別用甘油和乙醇作待測液,得到的h-t圖,符合熱擴散推導出的h隨t改變的方程式;改用水當待測液,得到的h-t圖,就不符合熱擴散推導出的h隨t改變的方程式。改用-5℃的冷源,分別用水和氯化鈉水溶液作待測液,得到的h-t圖,不符合熱擴散推導出的h隨t改變的方程式。 用簡易的設備可以了解折射率梯度,溫度梯度,熱擴散率,以及液體的非線性熱擴散。