准稳态法测导热系数和比热

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准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告

准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告

准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告实验目的1. 了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理,并通过快速测量学习掌握该方法;2. 掌握使用温差电偶测量温度的方法。

一. 实验原理1. 热传导物体相邻部分间存在温度差,在各部分之间不发生相对位移的前提下,仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递成为热传导。

如图1所示的两个表面均维持均匀恒温的平板的一维稳态导热问题,对于x 方向的任意厚度的微元层来说,由傅里叶定律,单位时间内通过该层的导热量Q 与该处的温度变化率d t /d x 及平板面积F 成正比。

Q =−λF d tx式中比例系数λ即材料的导热系数(导热率),负号表示热流方向与温度梯度d t /d x 方向相反,定义单位时间内通过单位面积的热流量为热流密度,记为q ,则图1情况下有:q =Q =−λd t x由此可知导热系数的物理意义是:在单位温差梯度影响下物体内产生的热流密度单位为W/(m ∙K)。

材料的导热系数会随温度变化,除铝、水等少数物质外的大部分固体、液体的导热系数会随温度升高而下降,气体的导热系数会随温度的升高而升高。

图12. 一维导热模型本实验采用比较简单的一维无限大平板导热模型进行λ的测量。

如图2,假设有厚度为2R 的无限大平板,原始温度为t 0,从平板的两端面以相同功率的能产生均匀热流的加热器加热,表面热流密度恒为q c ,板内温度分布必以中心截面为对称面,则可以写出x 方向的热传导微分方程,并依据初始条件求出任何瞬时沿x 方向的温度分布函数t(x,τ),τ为时间变量。

3.热传导方程及求解∂t(x,τ)∂τ=a∂2t(x,τ)∂x(0<x<R,τ>0) (式4)初始条件t(x,τ)τ=0=t0(式5)边界条件q c=λ∂t(x,τ)∂x x=R(式6)λ∂t(x,τ)∂x x=0=0(式7)式中a=λ/cρ为热扩散率(或称热扩散系数),单位为m2/s,c为比热容,单位为J/(kg∙K),ρ为密度,单位为kg/m3。

准稳态法比热导热系数 -回复

准稳态法比热导热系数 -回复

准稳态法比热导热系数 -回复
准稳态法是一种测量材料热导热系数的方法,它通过测量沿材料长度方向的温度分布和材料的几何尺寸来计算热导热系数。

与稳态法不同,在准稳态法中,温度分布与时间有关,但正如其名称所示,它在时间尺度上是接近稳态的。

在进行准稳态法测量时,首先需要将材料的一端加热,而另一端则保持恒温。

当材料达到稳定状态时,测量沿长度方向的温度分布,并使用热传导定律来计算热导热系数。

与其他热传导测量方法相比,准稳态法具有较高的准确度和相对较低的测量误差。

因此,它被广泛应用于工业和科学领域。

准稳态法测不良导体的导热系数和比热

准稳态法测不良导体的导热系数和比热

1实验目的1.了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理,并通过快速测量学习掌握该方法。

2.掌握使用温差电偶测量温度的方法。

2实验数据记录与处理2.1数字万用表的练习使用实验中的交流信号是正弦波,有效值设为1V,频率设为1000Hz。

测量对象测量值量程精度不确定度完整测量结果交流电压有效值0.98058V2V0.2+0.050.00296V(0.98058±0.00296)F 交流信号频率999.96Hz20Hz-2kHz0.01+0.0030.16Hz(999.96±0.16)Hz电阻10.9289kΩ20kΩ0.020+0.0040.0023kΩ(10.9289±0.0023)kΩ电容1.046µF2µF1+0.50.020µF(1.046±0.020)µF二极管正向导通电压0.5826V0-2V0.06+0.0200.0007V(0.5829±0.0007)V表1:数字万用表的练习使用数据记录以电阻测量值为例计算,读数为10.9289kΩ,量程为20kΩ,精度为0.020+0.004,则∆R=0.020%×10.9289+0.004%×20.0000=0.0023kΩ最终得到R=(10.9289±0.0023)kΩ,其他测量值的不确定度计算过程类似。

3测导热系数和比热容3.1实验前的准备实验样品为有机玻璃,长宽L=W=90mm,厚度R=10mm,密度ρ=1196kgm3。

室温t0=19.9◦C。

中心面热电偶电阻为3.296Ω,加热面热电偶电阻为3.124Ω,冷端热电偶电阻为4.136Ω,并联而成的加热薄膜电阻r/2=55.071Ω。

加热前,测得加热面和中心面的温差U1(t2,t1)=4µV<10µV,故不必进行零位修正。

加热前,加热薄膜电压U前=17.9928V,∆U前=0.015%×17.9928+0.004%×20.0000=0.0035V;加热后,加热薄膜电压U后=17.9932V,∆U后=0.015%×17.9932+0.004%×20.0000=0.0035V。

准稳态法测量比热和导热系数

准稳态法测量比热和导热系数

准稳态法测量比热和导热系数
比热和导热系数是材料物理性质中的两个重要参数。

比热是指单位质量物质在温度变
化下吸收或释放的热量,而导热系数是指在温度梯度下单位面积材料所传导的热量。

准稳
态法是一种常用的测量比热和导热系数的方法。

准稳态法的原理是将材料置于热源和冷源之间,使其温度从热源端到冷源端逐渐降低。

在稳态时,材料的温度分布和热流分布达到了平衡状态,此时材料的导热系数和比热可通
过测量温度和热流来计算得到。

具体实验步骤如下:
1.在实验装置的热源端和冷源端分别接上热源和冷却器,并在中间加装被测材料。

2.启动热源和冷却器,使其保持恒定的温度。

3.通过热电偶等温度计测量被测材料的温度分布。

通常可以在材料表面粘贴一定数量
的热电偶,并通过微型电脑采集数据。

4.通过热流计测量热源和冷源之间传导的热流。

热流计是一种基于热电效应的电子仪器,可以测量电导率和温度梯度来计算热流。

5.通过实验数据计算被测材料的比热和导热系数。

根据热传导定律,可以将热流和导
热系数表示为以下关系:Q=λ×A×(T1-T2)/L,其中Q为热流,λ为导热系数,A为横截
面积,T1和T2分别为热源和冷源的温度,L为材料长度。

由于准稳态法测量过程中需要维持恒定的温度和热流,因此实验装置的设计和操作都
需要具备一定的技术水平。

此外,不同材料的比热和导热系数可能有很大的差异,因此在
实验计算中需要注意各项参数的精确度和精度。

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告

用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告实验目的本实验旨在通过准稳态法来测量介质的导热系数和比热。

实验原理介质热传导定律可以表示为:$\frac{dQ}{dt}=-kA\frac{dT}{dx}$其中$dQ$表示通过横截面$A$传导的热量、$dT/dx$表示温度梯度,$k$表示介质的导热系数。

考虑一根长为$L$、半径为$r$的柱形介质,将其放置在恒定温度$T_1$的热源上,使其与热源建立稳定热流,由于介质与外界的热交换可能会影响温度场的分布,但如果用温度计沿柱形介质的径向测量,可以保证温度场分布近似于径向对称的形态。

当恒定稳态建立后,热传导方程的解析解可以表示为:$T(r)=T_1+\frac{dQ}{2\pi kL}ln{\frac{r}{r_0}}$其中$r_0$表示温度计的距离。

同时根据恒定稳态条件,热流向是恒定的,可以通过测量温度差得到热流,即:$q=-k\frac{A}{\Delta x}(T_2-T_1)$其中$A$表示圆柱体的横截面积,$\Delta x$表示$\Delta T$的距离。

结合以上两式,可以得到介质的导热系数$k$为:$k=\frac{qd}{2\pi T_1 L ln{\frac{r_2}{r_1}}}$其中$d$为材料的直径,$T_1$为热源的温度,$r_1$和$r_2$为温度计的测量位置。

而比热则是通过热平衡条件给出的:$q_1t_1=q_2t_2$其中$q$为热流,$t$为温度,1和2表示两个状态。

在本实验中,温度上升了$\Delta T$,热流在某一时间间隔$t$内对介质的热量为$q=mC_p\Delta T$,其中$m$为穿过某一截面的质量,$C_p$为比热容。

因此可以得到比热:$C_p=\frac{q}{m\Delta T}$实验步骤1.准备材料:圆柱形样品和两台K型热电偶。

2.组装实验装置:将圆柱形样品嵌入加热炉中,将热电偶分别穿过样品并与数据采集仪相连。

准稳态法测导热系数和比热_

准稳态法测导热系数和比热_

••••••••••••••当前位置:›准稳态法测导热系数和比热准稳态法测导热系数和比热准稳态法测导热系数和比热【实验目的】1、了解准稳态法测量导热系数和比热的原理2、学习热电偶测量温度的原理和使用方法3、用准稳态法测量不良导体的导热系数和比热【实验仪器】ZKY-BRDR型准稳态法比热导热系数测定仪,包括实验样品两套(橡胶和有机玻璃,每套四块),加热板,热电偶,保温杯,导线若干。

【实验内容和步骤】1、调整实验装置(1)用万用表检查两只热电偶冷端和热端的电阻值大小,一般在3~6欧姆内。

(2)戴好手套,将冷却好的样品放进样品架中,并压紧。

热电偶的测温端应样品的中心位置。

在保温杯中加入自来水,水的容量约在保温杯容量的3/5为宜。

连接电路。

(3)开机预热10分钟,设定加热电压。

2、测定样品的温度差和温升速率(1)将测量电压显示调到“热电势”的“温差”档位,如果显示温差绝对值小于0.004mV,打开“加热控制”开关,每隔1分钟记录一次中心面热电势和温差热电势,直至准稳态过程结束。

(2)换样品重复一次实验。

3、数据处理准稳态的判定原则是温差热电势和温升热电势趋于恒定。

根据准稳态时的温差热电势Vt 值和每分钟温升热电势ΔV值,计算待测样品的导热系数和比热容。

注意事项在取样品的时候,必须先将中心面横梁热电偶取出,再取出实验样品,最后取出加热面横梁热电偶。

严禁以热电偶弯折的方法取出实验样品,这样将会大大减小热电偶的使用寿命。

思考题1.试述准稳态法测不良导体导热系数的基本思想方法和优点?2.实验过程中,环境温度的变化对实验有无影响?为什么?3. 本实验中,如何判断系统进入了准稳态,即准稳态的条件是什么?下载文档原格式(PDF原格式,共1页)相关文档•稳态法测导热系数•稳态法测量导热系数•稳态法测金属导热系数•非稳态法导热系数•稳态导热测量方法••••••••••••••••••••更多"" ••••••••••••••更多"" •••••••••••••••更多"" ••••••••••••••••••••更多""•••••••••••••更多""相关文档推荐:•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••© 2022 本站资源均为网友上传分享,本站仅负责分类整理,如有任何问题可通过上方投诉通道反馈。

B2不良导体热传导率的测量准稳态法实验报告 2

在实际操作中要实现这样的条件比较困难,因而会导致测量的重复性、稳定性、一致性较差,误差也较大。

为了克服稳态法测量的这些弊端,本实验使用了一种新的测量方法——准稳态法,使用准稳态法只要求温差恒定和温升速率恒定,而不必通过长时间的加热达到稳态,就可以通过简单的计算得到导热系数和比热。

1.准稳态法测量原理考虑如图1 所示的一维无限大导热模型:一无限大不良导体平板厚度为2R,初始温度为t0,现在平板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度q c,则平板各处的温度t(x, τ )将随加热时间τ 而变化。

以试样中心为坐标原点,上述模型的数学描述可表达如下:式中a = λ/ρc,λ为材料的导热系数,ρ为材料的密度,c 为材料的比热。

可以给出此方程的解为:考察t(x,τ )的解析式(2)可以看到,随加热时间的增加,样品各处的温度将发生变化,而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因,会随加热时间的增加而逐渐变小,直至所占份额可以忽略不计。

定量分析表明,当以后,上述级数求和项可以忽略。

这时式(2)可简写成:这时,在试件中心处有x = 0,因而有:在试件加热面处有x = R,因而有:由式(4)和(5)可见,当加热时间满足条件时,在试件中心面和加热面处温度和加热时间成线性关系,温升速率都为此值是一个和材料导热性能和实验条件有关的常数,此时加热面和中心面间的温度差为:由式(6)可以看出,此时加热面和中心面间的温度差↵t和加热时间⎜没有直接关系,保持恒定。

系统各处的温度和时间呈线性关系,温升速率也相同,我们称此种状态为准稳态。

当系统达到准稳态时,由式(6)得到根据式(7),只要测量进入准稳态后加热面和中心面间的温度差⊿t,并由实验条件确定相关参量q c和R ,则可以得到待测材料的导热系数λ。

另外在进入准稳态后,由比热的定义和能量守恒关系,可以得到下列关系式:比热为:式中为准稳态条件下试件中心面的温升速率(进入准稳态后各点的温升速率是相同的)。

B2用准稳态法测介质的导热系数和比热OK

补2 用准稳态法测介质的导热系数和比热热传导是热传递三种基本方式之一。

导热系数定义为单位温度梯度下每单位时间内由单位面积传递的热量,单位为W / (m · K)。

它表征物体导热能力的大小。

比热是单位质量物质的热容量。

单位质量的某种物质,在温度升高(或降低)1度时所吸收(或放出)的热量,叫做这种物质的比热,单位为J/(kg ·K )。

测量导热系数和比热通常都用稳态法,使用稳态法要求温度和热流量均要稳定,但在实际操作中要实现这样的条件比较困难,因而会导致测量的重复性、稳定性、一致性较差,误差也较大。

为了克服稳态法测量的这些弊端,本实验使用了一种新的测量方法——准稳态法,使用准稳态法只要求温差恒定和温升速率恒定,而不必通过长时间的加热达到稳态,就可以通过简单的计算得到导热系数和比热。

【实验目的】1. 了解准稳态法测量导热系数和比热的原理;2. 学习热电偶测量温度的原理和使用方法;3. 用准稳态法测量不良导体的导热系数和比热。

【实验仪器】1. ZKY-BRDR 型准稳态法比热、导热系数测定仪2. 实验装置一个,实验样品两套(橡胶和有机玻璃,每套四块),加热板两块,热电偶两只,导线若干,保温杯一个【实验原理】1. 准稳态法测量原理考虑如图B2-1所示的一维无限大导热模型:一无限大不良导体平板厚度为R 2,初始温度为0t ,现在平板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度c q ,则平板各处的温度),(τx t 将随加热时间τ而变化。

以试样中心为坐标原点,上述模型的数学描述可表达如下:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==∂∂=∂∂∂∂=∂∂022)0,(0),0(),(),(),(t x t x t q x R t x x t a x t c τλττττ式中c a ρλ/=,λ为材料的导热系数,ρ为材料的密度,c 为材料的比热。

可以给出此方程的解为(参见附录):)cos)1(2621(),(222121220τπππτλτR an n n c e x Rn n R R x R R a q t x t -∞=+⋅∑-+-++=(B2-1)考察),(τx t 的解析式(B2-1)可以看到,随加热时间的增加,样品各处的温度将发生变化,而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因,会随加热时间的增加而逐渐变小,直至所图B2-1理想的无限大不良导体平板占份额可以忽略不计。

准稳态法比热导热系数测定

准稳态法比热导热系数测定准稳态法是一种常用的测定材料热导热系数的方法。

它的原理是在稳态条件下通过测量材料上下表面的温度差以及热传导时间,从而计算得出材料的热导热系数。

准稳态法的实验装置一般包括一个加热部分和一个测温部分。

加热部分通过加热源提供一定功率的热量,使得材料表面的温度升高。

测温部分则用来测量材料上下表面的温度差。

在实验开始前,首先需要测量材料的几何尺寸,包括材料的厚度、长度和宽度。

这些尺寸将用于最终计算的公式中。

实验时,先将加热部分与测温部分紧密贴合固定在一起,确保热量能够有效地传递到测温部分。

然后,打开加热源开始加热,同时记录测温部分上下表面的温度。

当材料表面的温度逐渐升高,同时也会传导到测温部分。

在稳态时,材料上下表面温度差保持不变。

此时,可以测量材料上下表面的温度差,并记录下来。

当前所记录的温度差,加热功率,以及材料的几何尺寸都可以带入到热传导计算公式中,从而计算出材料的热导热系数。

准稳态法具有测量简单、操作方便的优点。

同时,它还可以适用于多种不同类型的材料,包括固体、液体和气体等。

此外,该方法测量结果精确可靠,可以满足工业和科研领域对热导热系数的需求。

然而,准稳态法也有一些局限性。

首先,它要求稳态条件下进行测量,所以需要一定的时间来确保稳定性。

其次,对于热导热系数非常小的材料,由于热量传导时间过长,可能会产生误差。

此外,该方法无法测量非均匀和多层材料的热导热系数。

总之,准稳态法是一种可靠且常用的测定材料热导热系数的方法。

通过测量材料表面的温度差以及热传导时间,可以计算出材料的热导热系数。

该方法在工业和科研领域具有广泛应用,并且可以满足对热导热系数精确测量的需求。

准稳态法比热与导热系数测定

准稳态法比热与导热系数测定热传导是一种重要的物理现象,它在工程、物理、化学等领域都有着广泛的应用。

为了研究热传导现象,我们需要测定材料的比热和导热系数。

本文将介绍一种测定材料比热和导热系数的方法——准稳态法。

一、准稳态法的原理准稳态法是测定材料比热和导热系数的一种常用方法。

它的原理是基于热传导的基本方程式:frac{partial T}{partial t} = alphaabla^2 T其中,T是温度,t是时间,alpha是热扩散系数,abla^2是拉普拉斯算子。

在准稳态条件下,即当时间足够长时,温度分布不再随时间变化,即frac{partial T}{partial t} = 0因此,我们可以得到下面的方程:abla^2 T = 0根据边界条件,我们可以求出温度分布,从而计算出材料的比热和导热系数。

二、准稳态法的实验步骤1. 实验装置准稳态法的实验装置主要包括一个热源、一个热传导材料和一个温度传感器。

2. 实验步骤(1)将热源放置在热传导材料的一端,并加热。

(2)等待一段时间,使得温度分布达到准稳态。

(3)在热传导材料的另一端放置一个温度传感器,记录温度随时间的变化。

(4)根据温度分布和时间变化,计算出材料的比热和导热系数。

三、准稳态法的优缺点1. 优点准稳态法测定材料比热和导热系数的方法简单,实验装置也比较容易搭建。

2. 缺点准稳态法需要等待一段时间,使得温度分布达到准稳态,这会导致实验时间较长。

此外,准稳态法对实验环境的影响比较大,需要对实验环境进行控制。

四、结论准稳态法是一种测定材料比热和导热系数的有效方法,它基于热传导的基本方程式,通过测量温度随时间的变化来计算材料的比热和导热系数。

虽然准稳态法需要等待一段时间,但它的实验装置简单,对实验环境的要求也比较低,因此在实际应用中具有一定的优势。

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、实验名称:准稳态法测量不良导体的导热系数和比热 二、实验目的:1. 了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热原理,并通过快速测量学习掌握该方法;2. 掌握使用热电偶测量温度的方法 ;3. 学习使用数字万用表。

、实验原理:1. 准稳态法测量原理考虑如图B2 — 1所示的一维无限大导热模型: 一无 限大不良导体平板厚度为 2R ,初始温度为t o ,现在平 板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度q c ,则平板各处的温度t (x,)将随加热时间.而变化。

以试样中心为坐标原点,上述模型的数学描述可表 达如下: 『 2la t(x /r )S 2t(x /c ) =a 2CT C X* §t( R,巧)_ q c^(0,2)_ 0 ex扎e xt(X ,0) =t o可以给出此方程的解为(参见附录)一n 1an 2二21 2R 2R{(1)n 二 -有、x22cos x e ) 2R 6 二 n 抽 nR考察t (x,)的解析式(B2 —1)可以看到,随加热时间的增加,样品各处的温度将发生变化, 而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因,会随加热时间的增加而逐渐变小,直至所 占份额可以忽略不计。

定量分析表明,当 ^1>05以后,上述级数求和项可以忽略。

这时式(B2 —1)可简写成:R 2这时,在试件中心处(X = 0)有:■为材料的导热系数,'为材料的密度,c 为材料的比热。

R 2(B2 —1)t(x, ) “02R(B2 — 2)-R在试件加热面处(x =「R )有:由式(B2 —3)和(B2 —4)可见,当加热时间满足条件 驾:>05时,在试件中心面和加热面R 2处温度和加热时间成线性关系,温升速率都为 二二竺,此值是一个和材料导热性能和实验条件有⑺:R关的常数,此时加热面和中心面间的温度差为:t 二t(R, ) -t(0,):1 q c RV .(B2-5)由式(B2 — 5)可以看出,此时加热面和中心面间的温度差「辻和加热时间•没有直接关系,保持恒定。

系统各处的温度和时间呈线性关系,温升速率也相同,我们称此种状态为准稳态。

当系统达到准稳态时,由式(B2 — 5)得到(B2 — 6)根据式(B2 — 6),只要测量进入准稳态后加热面和中心面间的温度差 A t ,并由实验条件确定相关参量q c 和R ,贝冋以得到待测材料的导热系数’。

另外在进入准稳态后,由比热的定义和能量守恒关系,可以得到下列关系式:(B2 — 7)比热为:(B2 — 8)式中 二为准稳态条件下试件中心面的温升速率(进入准稳态后各点的温升速率是相同的) dTt(x,)t o(B2 — 3)t (X, •) = t o丄IL R 3(B2 — 4)q c R 2tq c由以上分析可以得到结论:只要在上述模型中测量出系统进入准稳态后加热面和中心面间的温度差和中心面的温升速率,即可由式(B2 —6)和式(B2 —8)得到待测材料的导热系数和比热。

2. 热电偶温度传感器热电偶结构简单,具有较高的测量准确度,测温范围为- 50〜1600 °C,在温度测量中应用极为广泛。

由A、B两种不同的导体两端相互紧密的连接在一起,组成一个闭合回路,如图B2 —2 (a)所示。

当两接点温度不等(T>T o)时,回路中就会产生电动势,从而形成电流,这一现象称为热电效应,回路中产生的电动势称为热电势。

T 'To■ ■ .(a) (b) (c)图B2- 2热电偶原理及接线示意图上述两种不同导体的组合称为热电偶,A、B两种导体称为热电极。

两个接点,一个称为工作端或热端(T),测量时将它置于被测温度场中,另一个称为自由端或冷端(T o), 一般要求测量过程中恒定在某一温度。

理论分析和实践证明热电偶的如下基本定律:热电偶的热电势仅取决于热电偶的材料和两个接点的温度,而与温度沿热电极的分布以及热电极的尺寸与形状无关(热电极的材质要求均匀)。

在A、B材料组成的热电偶回路中接入第三导体C,只要引入的第三导体两端温度相同,则对回路的总热电势没有影响。

在实际测温过程中,需要在回路中接入导线和测量仪表,相当于接入第三导体,常采用图B2 —2 (b)或B2 —2 (c)的接法。

热电偶的输出电压与温度并非线性关系。

对于常用的热电偶,其热电势与温度的关系由热电偶特性分度表给出。

测量时,若冷端温度为0 C,由测得的电压,通过对应分度表,即可查得所测的温度。

若冷端温度不为零度,则通过一定的修正,也可得到温度值。

在智能式测量仪表中,将有关参数输入计算程序,则可将测得的热电势直接转换为温度显示。

3. ZKY-BRDR 型准稳态法比热、导热系数测定仪简介仪器设计必须尽可能满足理论模型。

而模型中的无限大平板条件通常是无法满足的,实验中总是要用有限尺寸的试件来代替。

但实验表明:当试件的横向线度大于厚度的六倍以上时,可以认为 传热方向只在试件的厚度方向进行。

为了精确地确定加热面的热流密度q c ,利用超薄型加热器作为热源,其加热功率在整个 加热面上均匀并可精确控制,加热器本身的热 容可忽略不计。

为了在加热器两侧得到相同的 热阻,采用四个样品块的配置,可认为热流密 度为功率密度的一半,如图 B2 — 3所示。

个分别放置在加热面中部和中心面中部的热电偶作为温度传感器来测量温升速率实验仪主要包括主机和实验装置,另有一个保温杯用于保证热电偶的冷端温度在实验中保持恒四:主要的实验仪器及实验步骤 实验仪器3 — 1 主机中心面为了精确地测出温度t 和温差 t ,可用两 图B2- 3被测样件的安装原理t 和温差 t 。

CT主机是控制整个实验操作并读取实验数据的装置, 主机前、后面板如图B2 —4,图B2 —5所示。

NKYa** 匡KY-雷删晞准檔态法比热 ' 导熱至数测建仅12 3 4 5 6 7 0图B2—4主机前面板示意8 9 10 11图B2 —5主机后面板示意图0—加热指示灯:指示加热控制开关的状态。

亮时表示正在加热,灭时表示加热停止;1 —加热电压调节:调节加热电压的大小(范围:15.00V〜19.99V );2—电压表:显示两个电压,即"加热电压(v)”和“热电势mv))3 —电压切换:在“加热电压”和“热电势”之间切换,同时“电压表”显示相应的电压;4 —加热计时显示:显示加热的时间,前两位表示分,后两位表示秒,最大显示99 : 59 ;5 —热电势切换:在“中心面—室温”的温差热电势和“中心面—加热面”的温差热电势之间切换,同时“电压表”显示相应的热电势数值;6—清零:当不需要当前计时显示数值而需要重新计时时,可按此键实现清零;7 —电源开关:打开或关闭实验仪器。

8 —电源插座:接220V,1.25A的交流电源;9 —控制信号:为放大盒及加热薄膜提供工作电压;10 —热电势输入:将传感器感应的热电势输入到主机; 11 —加热控制:控制加热的开关。

3 — 2 实验装置实验装置是安放实验样品和通过热电偶测温并放大感应信号的平台;实验装置采用了卧式插拔 组合结构,直观,稳定,便于操作,易于维护,如图 B2 — 6所示。

12 —放大盒:将热电偶感应的电压信号放大并将此信号输入到主机; 13 —中心面横梁:承载中心面的热电偶(图 B2 — 7中的“左横梁” 14 —加热面横梁:承载加热面的热电偶(图 B2 — 7中的“右横梁)19图B2 — 6实验装置正视图15 —隔热层:尽可能减少加热样品时的散热,以保证实验精度;16 —加热器(薄膜)的位置(在里面,每一加热薄膜的两侧可安装样品, 结构如图B2 — 3所示;17 —中心面位置,放置中心面热电偶之处;18-锁定杆:实验时锁定横梁,防止未松动螺杆取出热电偶导致热电偶损坏。

19 —螺杆旋钮:推动隔热层压紧或松动实验样品和热电偶;七芯插座12 15 16 17 16 15 183—3接线原理图及接线说明实验时,将两只热电偶的热端分别置于样品的“加热面中心”和“中心面中心”,冷端置于保温杯中, 接线插孔实物和接线原理如图B2 —7、图B2 —8所示。

⑴ 放大盒的两个“中心面热端+”相互短接再与左横梁的中心面热端“ + ”相连三个绿色插孔)⑵ 放大盒的“中心面冷端+”与保温杯的“中心面冷端+”相连(二个蓝色插孔);图B2 —7保温杯和实验装置俯视图⑶ 放大盒的“加热面热端+”与右横梁的“加热面热端+”相连(二个黄色插孔)⑷ “热电势输出一”和“热电势输出+ ”则与主机后面板的“热电势输入一”和“热电势输出+”相连(红连接红,黑连接黑);⑸ 左、右横梁的两个“―”端分别与保温杯上相应的“―”端相连(均为黑连黑);⑹放大盒左侧面的七芯插座与后面板上的“控制信号”与相连。

主机面板上的热电势切换开关相当于图B2 —8中的切换开关K开关向上合时,B点为热电偶的高温端,C点为热电偶的低温端,测量的是“中心面与室温”间的温差热电势,而A、D部分不起作用;开关向下合时,A、D点组合测量的是“加热面与室温”间的温差热电势,B、C点组合测量的是“中心面与室温”间的温差热电势。

当它们串联起来时,由于C、D有相同的温度,故总的温差热电势就表示“加热面与中心面”的温差热电势。

实验步骤测量有机玻璃样品的导热系数和比热容1. 安装样品并连接各部分联线用万用表检查两只热电偶冷端和热端的电阻值大小,一般在3〜6欧姆内,如果偏差大于1欧姆,则可能是热电偶有问题,遇到此情况应请指导教师帮助解决。

旋松螺杆旋钮,轻轻拔出左、右两横梁(横梁下装有热电偶,小心!不能弄坏,且横梁的左右位置不能搞错),取出样品架。

戴好手套(手套自备),以尽量保证四个实验样品初始温度保持一致。

将冷却好的“有机玻璃样品”放进样品架中,并按原样安装好,然后旋动螺杆旋钮以压紧样品。

在保温杯中加入自来水,水的容量约在保温杯容量的3/5 为宜。

根据实验要求连接好各部分连线(其中包括主机与样品架放大盒,放大盒与横梁,放大盒与保温杯,横梁与保温杯之间的连线)。

2. 设定加热电压检查各部分接线是否有误,同时确认后面板上的“加热控制”开关已经关上。

⑴ 打开主机电源,预热仪器10 分钟左右。

⑵ 按下“电压切换”按钮,切换到“加热电压”档位,旋转“加热电压调节”旋钮到所需要的电压。

(参考加热电压:约18V)3. 测定样品“加热面与中心面”间的温度差和“中心面”的升温速率⑴ 弹出“电压切换”按钮,切换到“热电势”档位;弹出“热电势切换” 按钮,切换到“温差”档位。

⑵ 等待!!让显示的“温差热电势”的绝对值小于0.004mV (如果实验要求精度不高,此条件可以放宽到0.010 左右,但不能太大,以免降低实验的准确性)。

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