热学综合实验
热学实验的综合分析与数据处理

热学实验的综合分析与数据处理引言:热学是物理学中一门重要的学科,研究物质热现象和能量传递规律。
热学实验是热学课程的重要组成部分,通过实际操作和数据采集,帮助学生理解热学原理,并培养实验操作和数据处理的能力。
本节课主要介绍热学实验的综合分析与数据处理方法,旨在帮助学生更好地理解和应用所学知识。
一、实验目的及原理分析1. 实验目的:通过本实验,学生应该能够掌握以下内容:a) 熟悉热学实验的基本仪器和设备;b) 学会使用温度计和热量计等仪器测量和记录实验数据;c) 熟悉常见的热学量的计算方法。
2. 实验原理:本实验主要涉及以下热学原理:a) 热平衡:当两个物体处于热平衡状态时,它们的温度相等。
b) 热容量:物体吸收或放出的热量与其温度变化成正比,称为热容量。
c) 热传导:热能在物体内部传递的过程,其速率与材料的导热性质有关。
二、实验步骤及操作要点1. 实验准备:a) 确保实验室温度稳定,并预先调节好实验仪器。
b) 根据实验要求准备实验样品和试剂。
2. 数据采集:a) 使用温度计测量不同物体的温度,并记录下来。
b) 通过将物体放入热量计中,测量实验过程中物体吸收或释放的热量,并记录下来。
3. 数据处理:a) 根据测量到的温度数据,绘制温度随时间变化的曲线图。
b) 计算物体的热容量,公式为Q = mcΔT,其中m为物体的质量,c 为物体的比热容,ΔT为物体温度变化。
c) 分析实验数据,探究物体的热传导性质。
三、实验结果与讨论1. 根据绘制的温度随时间变化的曲线图,分析实验过程中温度变化的规律。
2. 通过计算实验数据,确定物体的热容量,并与理论值进行对比,分析实验误差。
3. 根据实验数据,探究不同物体的热传导能力,比较不同物体的特性。
四、实验误差分析1. 实验仪器的精度和准确性会对实验数据产生影响,需要进行合适的仪器校准。
2. 在操作过程中,人为因素也会产生误差,需要严谨操作并尽量减小误差。
五、实验总结与展望通过本次实验,学生应该对热学实验的基本操作和数据处理方法有了更深入的了解。
热学实验实验报告模板

一、实验名称二、实验目的三、实验原理四、实验仪器与材料五、实验步骤六、实验数据记录与处理七、实验结果与分析八、实验结论九、注意事项与讨论一、实验名称(例如:比热容的测量、热功当量的测定、热敏电阻温度特性的研究等)二、实验目的1. 通过实验,掌握测量比热容、热功当量、热敏电阻温度特性的原理和方法。
2. 提高实验操作技能,培养观察能力和分析问题的能力。
3. 了解实验误差产生的原因及减小误差的措施。
三、实验原理(简要介绍实验所依据的物理原理、公式等)四、实验仪器与材料1. 实验仪器:量热器、温度计、搅拌器、电热丝、电源、金属棒、热敏电阻等。
2. 实验材料:水、待测液体、固体物质、电阻丝等。
五、实验步骤1. 按照实验要求,连接好实验装置。
2. 根据实验原理,进行实验操作。
3. 记录实验数据。
4. 对实验数据进行处理和分析。
六、实验数据记录与处理1. 记录实验过程中所观察到的现象和数据。
2. 对实验数据进行整理,进行必要的计算。
3. 对实验数据进行分析,得出结论。
七、实验结果与分析1. 根据实验数据,计算待测液体的比热容、热功当量、热敏电阻的温度特性等。
2. 分析实验结果,讨论实验误差产生的原因及减小误差的措施。
3. 将实验结果与理论值进行比较,分析误差大小及原因。
八、实验结论1. 通过实验,验证了实验原理的正确性。
2. 掌握了测量比热容、热功当量、热敏电阻温度特性的原理和方法。
3. 培养了实验操作技能、观察能力和分析问题的能力。
九、注意事项与讨论1. 实验过程中,注意安全,遵守实验操作规程。
2. 实验数据记录要准确、完整。
3. 分析实验误差时,要综合考虑各种因素。
4. 讨论实验结果时,要结合理论知识,对实验现象进行解释。
实验报告示例:一、实验名称:比热容的测量二、实验目的:1. 掌握测量液体比热容的原理和方法。
2. 了解量热试验中产生误差的因素及减少误差的措施。
三、实验原理:比热容的定义为:1kg的物质温度升高1K所吸收的热量,单位为J/(kg·K)。
传热学综合性实验指导书要点

《传热学》实验指导书黄金张国庆广东工业大学材料与能源学院实验指导书实验项目名称:两种传热方式性能参数的综合测定 实验项目性质:专业基础课实验(综合性实验) 所属课程名称:传热学 实验计划学时:4一、 实验目的1.熟悉在稳定热流条件下,用平板法测定导热系数的方法。
2.掌握在不同温度条件下,试材导热系数的测定。
3.了解确定导热系数与温度的变化关系。
4.了解对流换热的实验研究方法。
5.测定空气横向流动管簇表面时的平均放热系数α,并将实验数据整理成准则方程式。
6.学习测量风速、温度、热量的基本技能。
二、 实验内容和要求实验测试内容分两部分进行,分别为平板法测定材料的导热系数、强迫对流管簇管外换热系数测定及中温物体辐射黑度测定。
1.第一部分测试内容-平板法测定材料的导热系数平板法是应用一维稳定导热过程的基本原理,测定绝热材料导热系数的实验测定方法之一。
本装置由的中心为一发热板,通电后发出热量Q=IV (W )向两侧导热,如测得中心发热板和两侧冷板之间的温差t ∆,又已知试材厚度δ和试材的传热面积F F ,则可得试材的导热系数:t F VI ∆=2/δλ。
本实验装置由实验装置本体1~5,硅整流电源6,转换开关7,电位差计8等组成,见附图一所示。
热源板见附图二所示,为两块180×180mm 直接通电的薄膜发热板对称复合而成(可以视为均匀板),每块板对称复合而成可以分成9个60×60mm 的发热区。
以中心部位为测试区。
其余部分为保证一维导热的辅助加热区。
在热源板上装有铜—康铜电偶,以测出其温度。
冷侧均温板为附有二平行布置的蛇形冷却管的铜板。
二蛇形管内水流方向相反,以使冷侧板温度分布均匀。
在板上装有铜—康铜热电偶,以测出该处温度。
所有热电偶的电势、中心热源板的电压、通过标准电阻的电压降,都经过转换开关后由电位差计测量。
线路见附图三。
表1列出转换开关位置相对应的测量值。
热电偶冷端放于冰水瓶中。
常见热学实验

常见热学实验热学实验在物理学中起着重要的作用,它们通过测量和观察热量的传递、温度变化以及物质的热性质,帮助我们深入理解热力学原理和热力学过程。
本文将介绍一些常见的热学实验,并简要说明它们的实验原理和操作步骤。
一、热传导实验热传导是物体内部热量传递的过程,常用的热传导实验是测量不同材料导热性能的实验。
实验原理是利用热量从高温到低温的传导,测量不同材料导热速率的差异。
实验装置:实验装置包括热源、热传导棒和温度计。
热源提供高温,热传导棒用于传导热量,温度计测量棒上不同位置的温度。
操作步骤:首先将热源加热至一定温度,将热传导棒的一端与热源接触,然后将棒的另一端放置在冷却器中。
通过测量传导过程中各部位的温度变化,计算得到不同材料的导热性能。
二、热膨胀实验热膨胀是物体在受热时体积或长度发生变化的现象,热膨胀实验用于测量物体热膨胀系数。
实验装置:实验装置通常包括一个测量装置,如卡钳式膨胀计,一个恒温水槽和一个加热装置。
操作步骤:首先将测量装置安装在待测物体上,然后将待测物体放入恒温水槽中。
通过加热水槽中的水,使水温升高并传导给待测物体,测量装置会记录物体长度或体积的变化。
三、比热容实验比热容是物质吸收或释放单位质量热量所引起的温度变化的能力,比热容实验用于测量物质的比热容。
实验装置:实验装置通常包括一个热源、一个物质样品和温度计。
操作步骤:首先测量物质样品的质量,并将其加热到一定温度。
然后将加热后的样品置于一个装有水的容器中,测量水的温度变化。
通过测量物质输送给水的热量和水的质量,可以计算得到物质的比热容。
四、相变实验相变是物质在温度或压力变化时从一个态转变为另一个态的过程,相变实验用于研究物质的相变规律和热力学性质。
实验装置:实验装置通常包括一个热源、物质样品和一个温度计。
操作步骤:首先将物质样品加热至其熔点,然后记录熔化过程中的温度变化。
当物质完全熔化后,继续加热直到其沸点,记录沸腾过程中的温度变化。
通过观察和记录不同相变过程中的温度变化,可以研究物质的相变规律和热力学性质。
热学小实验

第二节热学小实验热1:人的感觉不可靠器材:三只烧杯、冷水、热水、温水过程:在三只烧杯中分别装入冷水、热水和温水,让一名同学分别把两只手手指放入冷水和热水中,感觉一下冷、热水的温度高低。
再把两只手指同时放入温水中,感觉一下温度。
现象:从冷水中取出的手指放在温水中感觉热;从热水中取出的手指放在温水中感觉冷。
结论:人的感觉不可靠。
热2:自制温度计器材:透明玻璃瓶、橡皮塞、两端开口的玻璃管(或透明塑料管)、红水、橡皮圈。
方法:在橡皮塞钻个稍小于玻璃管的孔,将两端开口的玻璃管插入孔中,向玻璃瓶中装红水,但水不能装满,将插有玻璃管的橡皮塞在瓶口塞紧,红水会升到玻璃管的一定高度处。
把橡皮圈套在玻璃管上并对准液面处,作为液面的原始位置的标记,再在瓶口处用线绑个提纽就制成了温度计。
可用它判断温水的温度。
热3:汽化现象器材:食品袋一个、酒精、细线、盛热水的水槽过程:在食品袋中装入少量酒精,绑住袋口,使其不透气。
把食品袋放在热水中,观察现象。
现象:食品袋逐渐鼓起来。
结论:酒精汽化后体积变大。
热4:纸锅烧水器材:硬纸一张、曲别针数个、酒精灯、火柴、水、铁架台过程:把硬纸做成一个小盒并用曲别针固定好,放在铁架台上,在纸盒中装入一些水,用酒精灯加热,直到水沸腾;再继续加热,观察现象。
现象:水烧开了,但纸不着。
解释:水沸腾吸热,温度不变,没有达到纸的着火点。
热5:变动的火焰器材:蜡烛、火柴过程:点燃蜡烛,先将蜡烛置于打开的房门下方,观察火焰;再逐渐沿着房门上移,观察火焰。
现象:蜡烛在房门的下方时,火焰向屋内偏;上移至门中间时,火焰不偏;再上移,火焰向屋外偏。
解释:冷热空气对流形成的,冷空气从下方进入室内;热空气从上方出去。
热6:碘升华、凝华器材:烧杯、碘、圆底烧瓶一个、酒精灯、火柴、铁架台、水过程:在烧杯中放入少许碘颗粒,把装水的圆底烧瓶坐在烧杯口上。
用酒精灯给烧杯底微微加热,观察现象。
撤掉酒精灯,过一会,再观察现象。
现象:加热时,烧杯中充满了紫色碘蒸气;冷却后,烧瓶底部出现碘的晶体颗粒。
热学实验技术的步骤详解

热学实验技术的步骤详解热学实验是物理学中的一个重要分支,它研究物体在不同温度下的热传导、热膨胀、热辐射等性质。
热学实验技术是进行热学实验的必要手段,下面将详细介绍热学实验技术的步骤。
首先,热学实验开始前需要准备实验装置和所需材料。
例如,进行热传导实验时,我们需要准备一个导热性能好的金属棒,一个加热器和一个温度计。
而进行热膨胀实验时,则需要准备一个金属棒和一个测量长度变化的装置。
根据实验的要求,选择合适的实验装置和材料。
其次,进行热学实验的时候需要精确测量温度。
因此,实验之前需要校准温度计。
校准温度计可以使用标准物质,如冰点和沸点,通过与标准物质接触并测量其温度,然后调整温度计的刻度以确保准确度。
在进行实验之前,我们应该开启实验装置中的加热设备,并设置合适的加热时间和功率。
同时,需要保持其他环境条件(如温度、湿度等)的稳定。
实验过程中,我们可以通过调节加热时间和功率来控制金属棒的温度变化速度,以确保实验的可靠性。
在实验过程中,需要减小外界因素对实验结果的影响。
因此,我们需要使用保温材料对实验装置进行包裹,以尽量防止周围温度的变化对实验结果的干扰。
另外,为了减小热辐射对实验结果的影响,可以使用黑色材料对实验装置进行包裹,使其具有较高的吸热能力。
同时,可以使用测量装置来观察实验过程中的温度变化和长度变化,以帮助记录数据和分析实验结果。
进行实验时,应该注意安全措施。
例如,对于加热设备,应该保持实验室的通风良好,以防止有害气体的积聚。
同时,操作人员应该戴上适当的防护手套和护目镜,以防热源对皮肤和眼睛造成伤害。
实验结束后,需要对实验数据进行处理和分析。
可以使用统计分析软件来处理数据,计算出实验结果的误差和可靠性。
在分析数据时,应该考虑到可能存在的实验误差,并结合相关的理论知识,对实验结果进行解释和讨论。
最后,将实验结果整理成实验报告。
实验报告应该包括实验的目的、原理、步骤、数据、结果和讨论等内容。
同时,应该注意报告的逻辑结构和语言表达的准确性。
高中热学实验报告

一、实验项目名称高中物理实验:比热容的测定二、实验目的1. 了解比热容的概念和意义。
2. 学会使用实验仪器测量物质的比热容。
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
三、实验内容及原理本实验通过测量水的比热容,了解比热容的概念及其在生活中的应用。
实验原理基于热量守恒定律,即物体吸收或放出的热量等于其质量与比热容的乘积。
四、实验仪器1. 比热容测定仪(包括温度计、计时器、量筒、水银温度计等)2. 水杯3. 烧杯4. 铝片5. 电池6. 导线7. 绝缘胶带五、实验步骤1. 将比热容测定仪中的水杯装满水,确保水杯内无气泡。
2. 使用量筒量取一定量的水,记录水的质量。
3. 将水倒入烧杯中,确保烧杯内无气泡。
4. 将烧杯放置在比热容测定仪上,记录初始温度。
5. 使用电池给比热容测定仪供电,开始加热水。
6. 观察水银温度计,当水温达到预定温度时,立即停止加热。
7. 记录水的末温。
8. 重复步骤1-7,进行多次实验,取平均值。
六、实验过程及实验数据记录实验次数 | 水的质量(g) | 初始温度(℃) | 末温(℃) | 比热容(J/g·℃)--------|---------------|----------------|-----------|----------------1 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.182 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.193 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.174 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.18七、实验数据处理与分析,并得出结论根据实验数据,计算水的比热容的平均值:比热容平均值= (4.18 + 4.19 + 4.17 + 4.18) / 4 = 4.18 J/g·℃根据热量守恒定律,实验中水吸收的热量等于其质量与比热容的乘积,即 Q =mcΔT。
在本实验中,水的质量为100g,温度变化ΔT为30℃,因此水吸收的热量为:Q = 100g × 4.18 J/g·℃ × 30℃ = 12540 J实验结果表明,水的比热容为4.18 J/g·℃,与理论值相近。
初中物理热学演示实验总汇

初中物理热学演示实验总汇实验一:《气体的扩散》实验二:《液体的扩散》实验三:《影响扩散的主要因素》实验四:《分子间有引力》实验五:《内能的改变》实验六:《热机的原理》实验一:《气体的扩散》实验器材:两个集气瓶、玻璃板、二氧化氮气体。
实验过程:1.在两个集气瓶中装入空气和二氧化氮气体;2.把装有二氧化氮的集气瓶用玻璃板盖住,把另一个集气瓶倒扣在二氧化氮集气瓶的上端;3.抽去玻璃板,观察两个瓶中的气体颜色变化情况。
现象:处于上方充满空气的集气瓶颜色逐渐变深,处于下方充满二氧化氮气体的集气瓶颜色逐渐变浅,最后两瓶气体颜色基本一样。
结论:气体之间可以发生扩散现象。
练习:1.如图为研究气体扩散的实验装置,两个瓶中分别装有二氧化氮气体和空气,其中二氧化氮气体的密度大于空气的密度。
为了增强实验的可信度,下面一只瓶子里应装入气体。
扩散现象说明了。
答案:二氧化氮;一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
2.书香校园是我们成长的地方,如图所示的一组校园美景,其中能说明分子无规则运动的是()A.丁香芳香四溢 B.湖面波光粼粼C.雪花飘飘 D.柳絮漫天飞舞答案:A。
实验二:《液体的扩散》实验器材:量筒、水、硫酸铜溶液。
实验步骤:1.在量筒中装入适量硫酸铜溶液;2.再慢慢地沿着量筒内壁装入水,发现水和硫酸铜的界面比较清晰;3.十天、二十天、三十天观察溶液,可以发现水和硫酸铜溶液的界面逐渐变模糊,最后溶液上下颜色均匀。
结论:液体之间可以发生扩散。
练习:1.某同学要将水和硫酸铜溶液装入量筒中做“液体扩散”实验,已知水的密度小于硫酸铜溶液的密度。
装好液体后,处于量筒底部的液体是 。
装好液体的量筒所处的环境温度越高,液体颜色变均匀所用的时间越短,这说明温度越高,液体扩散得越 。
答案:硫酸铜溶液;快。
2.桑植民歌“冷水泡茶漫漫浓”表明了分子具有 现象,其快慢与 的高低有关。
答案:扩散;温度。
实验三:《影响扩散的主要因素》实验器材:两个烧杯、凉水、热水、钢笔水。
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温度传感器温度特性研究与应用摘要:测量PT100、PN结、LM35、负温度系数热敏电阻的温度特性并绘制温度特性曲线。
同时利用LM35设计一个简易的温度测试和控制温度的电路。
关键词:温度特性,温度传感器,测温,控温。
引言:温度是一个重要的热学物理量,它不仅和我们的生活环境密切相关,在科学及生产过程中,温度的变化对实验及生产的结果也是至关重要的,所以温度传感器的应用更是十分广泛的。
【实验原理】温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。
常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见表 1。
本实验将通过测量几种常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化,来了解这些温度传感器的工作原理。
表1 常用的温度传感器的类型和特点−31.Pt100 铂电阻温度传感器Pt100 铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。
铂的物理性质、化学性质都非常稳定,抗氧化能力强,复制性好,容易批量生产,而且电阻率 较高。
因此铂电阻大多用于工业检测中的精密测温和作为温度标准。
显著的缺点是高质量 的铂电阻价格十分昂贵,并且温度系数偏小,由于其对磁场的敏感性,所以会受电磁场的 干扰。
按 IEC 标准,铂 电阻的测 温范围为 − 200°C ~ 650°C 。
每百度 电阻 比W(100) = 1.3850 ,当 R 0 = 100Ù 时,称为 Pt100 铂电阻, R 0 = 10Ù 时,称为 Pt10 铂电阻。
其允许的不确定度 A 级为:± (0.15°C + 0.002 t ) 。
B 级为:± (0.3°C + 0.05 t ) 。
铂电阻的阻值与温度之间的关系,当温度 t = −200°C ~ 0°C 之间时,其关系式为:230 1?(100)t R R At Bt C t C t ⎡⎤=+++-︒⎣⎦ (1)当温度在t = 0 ~ 650°C 之间时关系式为:20 1) (t R R At Bt =++(2)(1)、(2)式中 R t , R 0 分别为铂电阻在温度 t °C, 0°C 时的电阻值, A, B, C 为温度 系数,对于常用的工业铂电阻:A = 3.90802 ×10−3 (°C) −1B = −5.80195 ×10−7 (°C) −1C = −4.27350 ×10−12 (°C) −1在 0°C ~ 100°C 范围内 R t 的表达式可近似线性为:01( 1)t R R A t =+(3)(3)式中 A 1 温度系数,近似为 3.85 ×10 R t = 100Ù ;而100°C 时 R t = 138.5Ù 。
(°C) −1 ,Pt100 铂电阻的阻值, 其 0°C 时, 2.热敏电阻( NTC, PTC )温度传感器:热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的,按电阻值随温度升高而减小或增大,分为 NTC 型(负 温度系数)、 PTC 型(正温度系数)和 CTC (临界温度)。
热敏电阻电阻率大温度系数大,但其非线性大,置换性差稳定性差,通常只适用于一般要求不高的温度测量。
以上三种热敏电阻特性曲线见图 1。
在一定的温度范围内(小于 450°C )热敏电阻的电阻 R t 与温度 T 之间有如下关系:1(10)T B T t R R e -=(4)(4)式中R 0 是温度为 T(K), T 0 (K) 时的电阻值( K 为热力学温度单位开);B 是热敏电阻材料常数,一般情况下 B 为 2000 ~ 6000K 。
对一定的热敏电阻而言, B 为常数,对上式两边取对数,则有1()1ln ln T RT B R T =⋅-+ (5)由(5)式可见, ln R T 与1/ T 成线性关系,作 ln R T ~ (1/ T) 曲线,用直线拟合,由 斜率可求出常数 B 。
3.电压型集成温度传感器( LM35 ):LM35 温度传感器,标准 T 0 − 92 工业封装,其准确度一般为 ± 0.5°C 。
(有几种级别)由于其输出为电压,且线 性极好,故只要配上电压源,数字式电压表就可以构成一个 精密数字测温系统。
内部的激光校准保证了极高的准确度及 一致性, 且无须校 准。
输出 电压的温 度系数K V = 10.0mV / °C ,利用下式可计算出被测温度 t(°C) :0•1(0/)• V U K t mV C t ==︒ 即:0/(0)1t C U mV ︒=0/(0)1t C U mV ︒=(6)LM35 温度传感器的电路符号见图 2, V o 为输出端 实验测量时只要直接 测量其输出端电压 U o ,即可知待测量的温度。
4.PN 结温度传感器:PN 结温度传感器是利用半导体 PN 结的结电压对温度依赖性,实现对温度检测的,实验证明在一定的电流通过情况下, PN 结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。
通 常将硅三极管 b, c 极短路,用 b, e 极之间的 PN 结作为温度传感器测量温度。
硅三极管基 极和发射极间正向导通电压 V be 一般约为 600mV(25°C) ,且与温度成反比。
线性良好, 温度系数约为 − 2.3mV / °C ,测温精度较高,测温范围可达 − 50°C ~ 150°C 。
缺点是一致 性差,所以互换性差。
通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足(11)式5(1)qu KTS I I e=⋅- (7)在常温下,且1qu KTe?时,(11)式可近似表示成:qu KTS I I e=⋅) (8)(7)(8)式中:191.60210q C -=⨯ ,231.381140/k J K -=⨯当正向电流保持恒定骑骑情况下,PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系:0g U K T U =⋅= (9)式中0g U 为半导体材料参数,K 为PN 结的结电压温度系数。
【实验内容】1.用直流电桥法测量 Pt100 金属的电阻的温度特性:按图6 接线。
在环境温度高于摄氏零度时,先把温度传感器放入致冷井中,利用半导体致冷把温度降到0°C,并以此温度作为起点进行测量,每隔10°C测量一次,直到需要待测温度高于环境温度时,就把温度传感器转移到加热干井中,然后开启加热器,控温系统每隔10°C设置一次,待控温稳定2 min 后,调节电阻箱R 3 使输出电压为零,电桥平衡,则按式(1)测量、计算待测Pt100(Cu50) 铂电阻(铜电阻)的阻值,R 3 为五盘十进精密电阻箱(用户自备),数据记入表中表1 −1Pt100 温度特性测试数据表格将测量数据R X (Ù) 用最小二乘法直线拟合,求出结果。
2.用恒电流法测量NTC热敏电阻的温度特性:如图7 所示,接通电路后,先监测R1 上电流是否为1mA即测量U R1 ,(U1 =1.00V,R1=1.000kÙ) 。
在环境温度高于摄氏零度时,先把PTC(orNTC) 热敏电阻放入致冷井,操作方法同上。
控温稳定2 min 后按式(4)测试热敏电阻的阻值。
数据记入表2 中:表2 NTC 热敏电阻温度特性测试数据表格ln R与1/ T 成线性关系,作ln R T ~ (1/ T) 曲线,用直线拟合,由斜率可求出材料T常数B和r3.电压型集成温度传感器(LM35) 温度特性的测试:按图8 接线,操作方法同上,待温度恒定2 min 测试传感器(LM35) 的输出电压,数据记入表3:表3 LM35 温度特性测试数据表格将表格中数据用最小二乘法进行拟合求出A和 r。
4.PN 结温度传感器温度特性的测试:按图10 接线,每隔10°C控温系统设置一次,待控温稳定2 min 后,进行PN 结正向导通电压U be 的测量,结果记入表中。
(用最小二乘法直线拟合,求出结果。
【注意事项】温控仪温度稳定地达到设定值所需要的时间较长,一般需要10 ~ 15min 左右,务必耐心等待。
【实验数据及数据处理结果】第一次实验结果数据处理结果:温度系数A=0.4582,相关系数为0.9891数据处理结果:材料常数B=-0.03023 相关系数r=0.9980数据处理结果:A=9.9142 相关系数r=0.9963数据处理结果:A=-2.1 相关系数r=0.9998第二次实验结果注:第二次测量时总结了第一次测量过程中存在的问题和不规范操作数据处理结果:温度系数A=0.3821 相关系数为0.99802.恒流法测量NTC热敏电阻的温度特性数据处理结果:材料常数B=-0.03201 相关系数r=0.9997 3.电压型集成温度传感器(LM35)温度特性的测试数据处理结果:A=9.539 相关系数r=0.99994.PN结温度传感器的温度特性的测试数据处理结果:A=-2.053 相关系数r=0.9998【实验结果分析】第一次实验时由于经验不足,在实验过程中存在着一些问题,如未等到加热或者制冷箱中的传感器没有温度设定值时就开始测量(这是由于没有耐心等待所致)。
在测量NTC的温度特性时,由于操作失误没有在测量时监测电流,导致测量过程中电流可能带来变化从而对实验结果产生影响。
在测量PN结时,发现实际的PN结只有黄线和黑线,经过简单的测试发现,黄线应该接电压表的正极。
第二次实验时吸取了第一次实验的教训,避免了第一次实验时出现的问题,所以测量的结果误差较小。
再用MATLAB处理后也能明显发现第二次实验数据更加接近理论情况。
而且拟合得到的曲线的相关系数也较大。
总体来说第二次试验比较成功。
【设计实验】在这里用LM35设计了一个简易的测量温度和控制温度的集成电路。
电路图如下:。