Исследование 𝛌 жидкостей и газов по методу плоского слоя связано с трудностями,обусловленными возникновением конвекции и возможного переноса теплоты за счет теплового излучения.Влияние конвекции характеризуется коэффициентом конвекции
(20)
Где и – соответственно коэффициенты теплопроводности при наличии конвективного переноса теплоты.Поскольку первый из них обусловлен разностью плотностей холодных и нагретых частиц,то коэффициент конвекции определяется произведением чисел Грасгофа и Прандтля
(21)
Где g– ускорение свободного падения; – температурный коэффициент объемного расширения;𝝂 – коэффициент кинематической вязкости;a–коэффициент температуропроводности исследуемой среды; t–температурный перепад в слое среды толщиной l(для плоского слояl= ).
Из последнего соотношения следует,что влияние конвекции уменьшается с уменьшением и .Кроме того,оно зависит от угла 𝛹 между направлениями вектора температурного градиента и вертикально.С уменьшением угла 𝛹 влияние конвекции уменьшается.Следовательно,плоский слой вещества целесообразно располагать горизонтально,а тепловой поток направлять сверху вниз.Экспериментально влияние конвекции может быть обнаружено в опытах при различных значениях ,δ и 𝛹.Если эти различные условия приводят к одному и тому же значению 𝛌=𝛌экв ,то можно считать,что влияние конвективного теплообмена является пренебрежимо малым и =1.
Влияние лучистого теплообмена обычно оценивается расчетным путем.Если предположить,что исследуемое вещество является слабо поглощающей средой,то лучистый поток,проходящий через плоский слой исследуемой среды,можно определить из зависимости
(22)
Где
(23)
соответственно коэффициенты излучения «горячей» и «холодной» поверхностей прибора при абсолютных температурах ; - коэффициент излучения абсолютно черного тела.
При наличии лучистого теплообмена расчетный тепловой поток должен быть уменьшен на .Для поглощающей среды радиационная составляющая эффективного коэффициента теплопроводности определяется по соотношению Польтца [9]
(24)
Где n – покозатель преломления исследуемой среды; – постоянная Стефана – Больцмана; T– температура среды; -средний коэффициент поглощения;y = f(L,ε); L= - оптическая толщина среды;δ – геометрическая толщина среды;ε – степент черноты материала стенок прибора.
Показатель преломления находится экспериментально или определяется расчетным путем (по формуле Лоренц –Лоренца).Функция y = f(L,ε) табулирована,ε и находятся из опыта.
Исследование теплопроводности воды в критической областиосуществляется методом плоского слоя [10] .