导热系数实验报告..
导热系数的测量实验报告

导热系数的测量(一)【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数,并与理论值进行比较。
【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块【实验原理】根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为T 1、T 2的平行平面(设T 1>T 2),若平面面积均为S ,在t ∆时间内通过面积S 的热量Q ∆免租下述表达式:hT T S t Q )(21-=∆∆λ (3-26-1) 式中,tQ ∆∆为热流量;λ即为该物质的导热系数,λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是)(K m W ⋅。
在支架上先放上圆铜盘P ,在P 的上面放上待测样品B ,再把带发热器的圆铜盘A 放在B 上,发热器通电后,热量从A 盘传到B 盘,再传到P 盘,由于A,P 都是良导体,其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度T 1、T 2,T 1、T 2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。
热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G ,切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。
由式(3-26-1)可以知道,单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为221)(B BR h T T t Q πλ-=∆∆ (3-26-2) 式中,R B 为样品的半径,h B 为样品的厚度。
当热传导达到稳定状态时,T 1和T 2的值不变,遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量tQ ∆∆。
实验中,在读得稳定时T 1和T 2后,即可将B 盘移去,而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。
当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的T 2值若干摄氏度后,在将A 移开,让P 自然冷却。
导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告导热系数是指物质在传导热量过程中的能力,是衡量物质导热性能的重要指标之一。
为了准确测量导热系数,我们进行了一系列的实验,并撰写了本次实验报告。
实验目的:本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,了解不同材料的导热性能,并探究影响导热系数的因素。
实验装置与材料:1. 导热系数测量仪器:我们使用了热导仪作为主要测量设备。
该仪器能够通过测量物质导热过程中的温度变化,计算出物质的导热系数。
2. 实验样品:我们选择了几种常见的材料作为实验样品,包括金属、塑料、陶瓷等,以探究不同材料的导热性能。
实验步骤:1. 准备工作:首先,我们对导热仪进行校准,以确保测量结果的准确性。
2. 样品制备:将所选材料制成适当尺寸的样品,以便于安装在导热仪上。
3. 实验操作:将样品依次安装在导热仪上,并设置相应的实验参数。
在每次实验之前,确保样品和仪器表面的温度相等。
4. 数据记录:开始实验后,我们记录下不同时间点样品上的温度变化,并计算出导热系数。
实验结果与分析:通过实验,我们得到了不同材料的导热系数数据,并进行了分析。
结果显示,金属材料的导热系数较高,而塑料材料的导热系数较低。
这是因为金属中的自由电子能够快速传递热量,而塑料中的分子结构较为复杂,导热能力较差。
实验误差与改进:在实验过程中,我们注意到了一些误差因素,例如环境温度的影响、样品表面的不均匀性等。
为了减小误差,我们可以在实验过程中控制好环境温度,并对样品进行均匀加热处理。
实验应用与展望:导热系数的测量在工程领域具有广泛的应用价值。
例如,通过测量建筑材料的导热系数,可以优化建筑的保温性能,提高能源利用效率。
此外,导热系数的研究还可以为材料科学的发展提供参考,促进新材料的研发与应用。
结论:通过本次实验,我们成功测量了不同材料的导热系数,并对其进行了分析。
导热系数是衡量物质导热性能的重要指标,我们的实验结果为相关研究和应用提供了参考。
但是,仍有一些因素可能对实验结果产生影响,需要进一步研究和改进。
导热系数实验报告

实验内容: 1.用游标卡尺测量A.B 两板的直径、厚度(每个物理量测量3次);2.正确组装仪器后, 打开加热装置, 将电压调至250V 左右进行加热至一定温度;3.将电压调至125V 左右, 寻找稳定的温度(电压), 使得板上下面的温度(电压)10分钟内不变化, 记录稳定的两个电压值;4.直接加热A 板, 使得其温度相对于T2上升10度左右;5、每隔30s 记录一个温度(电压)值, 取相对T2最近的上下各6个数据正式记录下来;6.整理仪器;数据处理。
表一: A.B 板的几何尺寸测量结果A 质量m=1136.6g,热容c=0.3709kJ/kgK 。
稳定温度(电压值): T1: 2.93mV T2: 2.29mV数据处理:将导热系数的公式变形为dt dVh D V V D h D mch A A B A A B ⋅+-+=)2)(()4(2212πλA 盘直径的平均值mm mm D D D D A A A A 132.093132.08132.08132.103321=++=++=B 盘直径的平均值mm mm D D D D B B B B 82.128382.12884.12880.1283321=++=++=A 盘厚度的平均值mm mm h h h h A A A A 90.9390.990.990.93321=++=++=B 盘厚度的平均值mm mm h h h h B B B B 59.7358.77.607.603321=++=++=利用ORIGIN 作图得到dV/dt:U /m Vt/s图一: A 盘散热过程线形拟合图Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X Parameter Value Error------------------------------------------------------------ A 2.44364 0.00306B -8.64802E-4 1.3869E-5------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ -0.99872 0.00498 12 <0.0001------------------------------------------------------------ 从中得到dV/dt=0.86×10-3mV/s 于是计算有:)/(19.0)/()1090.9213209.0()29.293.2(12882.014.31086.0)1090.9413209.0(1059.7103709.0137.12)2)(()4(2323333212K m W K m W dtdVh D V V D h D h mc A A B A A B ⋅=⋅⨯⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅+-+=----πλ测量列D A 的标准差为mmmm n D DD iAi AA 01.013)08.13209.132()08.13209.132()10.13209.132(1)()(2222=--+-+-=--=∑σ取P=0.68, 查表得t 因子tP=1.32, 那么测量列DA 的不确定度的A 类评定为mm mm n D t A P01.0301.032.1)(=⨯=σ仪器(游标卡尺)的最大允差Δ仪=0.02mm, 人读数的估计误差可取为Δ估=0.02mm (一格), 于是有mmmm gu yi 03.002.002.02222=+=∆+∆=∆游标卡尺为均匀分布, 取P=0.68, 故DA 的不确定度的B 类评定为mm mm C D u A B 02.0303.0)(==∆=于是合成不确定度68.0,02.0)02.01(01.0)]([]3)([)(2222==⨯+=+=P mm mm D u k D t D U A B P A PA σ类似可以计算得(P 均为0.68): U (DB )=0.03mm, U (hA )=0.02mm, U (hB )=0.02mm 。
导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告导热系数的测量实验报告引言:导热系数是描述材料导热性能的重要参数,对于研究材料的热传导特性和应用于热工学、材料科学等领域具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,探究不同材料的导热性能差异,并对实验结果进行分析和讨论。
实验方法:1. 实验仪器和材料准备:本实验使用的仪器包括导热系数测量仪、热电偶、热电偶接线仪、数字温度计等。
实验所用材料包括铝、铜、铁、玻璃等。
2. 实验步骤:a. 将导热系数测量仪预热至一定温度,使其达到稳定状态。
b. 将待测材料样品放置在测量仪器的传热面上,并保持其表面平整。
c. 记录待测材料样品的初始温度,并启动测量仪器。
d. 根据测量仪器的指示,等待一段时间,直至待测材料样品达到热平衡状态。
e. 记录待测材料样品的最终温度,并停止测量仪器。
实验结果:通过实验测量得到的材料导热系数如下表所示:材料导热系数(W/m·K)铝 205铜 385铁 80玻璃 1.05实验讨论:从实验结果可以看出,不同材料的导热系数存在明显差异。
铜的导热系数最高,达到385 W/m·K,而玻璃的导热系数最低,仅为1.05 W/m·K。
这是因为不同材料的结构和化学成分决定了其导热性能。
对于金属材料,其导热性能优于非金属材料,因为金属的导热机制主要是通过自由电子的传导。
而非金属材料如玻璃,则主要通过分子之间的振动传递热量,导致其导热性能较差。
此外,实验结果还表明不同金属材料的导热系数也存在差异。
铜的导热系数明显高于铝和铁,这是因为铜具有更高的电导率和更低的电阻率,使得其导热性能更好。
铁的导热系数较低,这可能与其晶格结构和杂质含量有关。
实验的不确定性主要来自于测量仪器的精度和待测材料样品的表面状态。
如果样品表面不平整或存在氧化层等影响传热的因素,将会对实验结果产生一定影响。
因此,在进行导热系数测量实验时,需要注意样品的处理和仪器的校准,以提高实验的准确性和可靠性。
导热系数测量实验报告

导热系数测量实验报告导热系数测量实验报告导热系数是一个物质传导热量的能力指标,它描述了物质在温度梯度下传热的速率。
在工程和科学领域中,了解物质的导热性质对于设计和优化热传导设备以及预测材料的热行为至关重要。
本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,探讨不同材料的热传导特性。
实验装置包括一个导热系数测量仪器和一系列不同材料的试样。
首先,我们选择了金属、陶瓷和塑料等常见材料作为研究对象。
这些材料具有不同的导热性质,将有助于我们对导热系数的测量和比较。
在实验过程中,我们首先将试样放置在导热系数测量仪器中,并确保试样与仪器接触良好。
然后,我们通过在试样的一侧施加恒定的热量,观察另一侧的温度变化。
通过测量温度的变化率,我们可以计算出试样的导热系数。
在测量过程中,我们发现金属类材料的导热系数要远高于陶瓷和塑料。
这是由于金属的电子结构和晶格结构使其具有更好的导热性能。
而陶瓷和塑料由于其分子结构的特殊性质,导热系数较低。
进一步的实验中,我们还研究了不同金属的导热系数差异。
我们选择了铜、铝和铁三种常见金属进行比较。
结果显示,铜具有最高的导热系数,而铝和铁的导热系数相对较低。
这与金属的晶格结构和电子迁移能力有关。
除了材料的选择外,我们还对试样的几何形状进行了研究。
我们制备了不同厚度的试样,并测量了它们的导热系数。
结果表明,试样的厚度对导热系数有一定影响。
较薄的试样具有更高的导热系数,而较厚的试样导热系数较低。
这是由于热量在较薄的试样中更容易传导。
此外,我们还研究了温度对导热系数的影响。
通过改变试样的温度,我们发现导热系数随温度的升高而增加。
这是由于温度升高会增加材料内部原子和分子的热运动,从而促进热量的传导。
综上所述,本实验通过测量不同材料的导热系数,探讨了不同材料的热传导特性。
我们发现金属类材料具有较高的导热系数,而陶瓷和塑料的导热系数较低。
此外,金属的导热系数还受到其晶格结构和电子迁移能力的影响。
试样的几何形状、厚度和温度也会对导热系数产生影响。
综合导热系数实验报告

综合导热系数实验报告实验目的本次实验旨在测量材料的综合导热系数,以了解材料的导热性能,并通过实验数据对比不同材料的导热性能。
实验原理综合导热系数是指材料在单位面积上,单位时间内通过的热量与温度差之比。
可以通过实验测量导热系数,即在相同条件下,测量不同材料的热传导过程,从而得到材料的导热性能。
实验中,我们使用一个导热仪,该仪器由一个热源和两个温度传感器组成,可以测量材料上下表面的温度差,以及通过的热量。
通过对多个材料进行实验,我们可以得到不同材料的导热系数,并进一步了解材料的导热性能。
实验步骤1. 准备不同材料的样品,样品的尺寸和质量应相同,以保证实验条件的一致性。
2. 将待测样品固定在导热仪上,并保证样品与传感器的接触良好,以减小传热阻尼。
3. 打开导热仪,设定初始温度,确保温度稳定在设定值。
4. 记录样品上下表面的温度差,以及通过的热量。
5. 更换待测材料,重复步骤2-4,直到所有材料实验完成。
6. 对实验数据进行处理和分析,计算每个材料的导热系数。
实验数据我们选取了三种常见材料进行实验:铝、铜和玻璃。
实验数据如下表所示:材料温度差()通过的热量(J)-铝10 200铜8 160玻璃 5 100数据处理与分析根据实验数据,我们可以计算每种材料的导热系数。
导热系数(λ)的计算公式如下:λ= (Q ×d) / (A ×ΔT)其中,Q为通过的热量,d为样品的厚度,A为样品的横截面积,ΔT为样品上下表面的温度差。
假设样品的厚度为1cm,横截面积为1平方厘米,则可以得到以下结果:铝的导热系数:λ= (200 ×0.01) / (1 ×10) = 0.2 W/m·K铜的导热系数:λ= (160 ×0.01) / (1 ×8) = 0.2 W/m·K玻璃的导热系数:λ= (100 ×0.01) / (1 ×5) = 0.2 W/m·K根据计算结果可知,铝、铜和玻璃的导热系数均为0.2 W/m·K。
导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告导热系数,作为材料的一项重要物理性质,能够评估材料传导热量的能力。
通过测定导热系数,可以了解材料的导热性能以及在不同工况下的散热能力。
本实验旨在通过实际操作测定不同材料的导热系数,并分析结果对比。
一、实验目的本实验的主要目标是测定不同材料的导热系数,了解热量在材料之间的传导规律,并比较不同材料的导热性能。
通过实验数据的处理和分析,探究导热系数与材料性质之间的关系。
二、实验装置和方法实验所用的装置包括热导率仪和不同材料的试样。
热导率仪由热源、测温探头和显示器组成,用于测量不同材料在不同温度下的热传导情况。
实验的具体步骤如下:1. 准备试样:根据需要测量的材料种类和厚度,制备相应的试样切片。
2. 测量温度:先将测温探头放在设定温度的热源上,进行温度校准,确保准确测量。
3. 安装试样:将试样放置在热导率仪的传热平台上,保持试样与测温探头的接触完全。
4. 测量实验:通过控制热源的温度,使其保持在恒定状态。
记录热导率仪上显示的温度变化情况,并计算得出试样的导热系数。
三、实验数据处理和分析在实验中,我们选择了金属、塑料和木材作为不同材料的代表,分别测量了它们的导热系数,并进行对比分析。
通过实验数据的处理和分析,我们可以得到各材料的导热系数数值。
可以发现,金属材料的导热系数相对较高,这与金属的导电性质有关。
塑料材料的导热系数比金属低,这主要是由于塑料材料结构中有许多绝缘空隙的存在。
木材的导热系数相对较低,并且呈现出随纤维方向变化的趋势,这是因为木材的导热性能与其组织结构有着密切的关系。
导热系数除了与材料的物性有关外,还受到温度的影响。
在不同温度下,导热系数可能会发生变化。
实验中我们选择了不同温度下的测量点,以了解导热系数与温度之间的变化规律。
通过实验数据的分析,我们可以得出导热系数随温度的变化呈现出一定的规律性,不同材料的导热系数随温度变化的趋势可能不同。
四、实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析,得出了不同材料在不同温度下的导热系数。
导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告导热系数测定实验报告导热系数是描述物质传导热量能力的物理量,对于研究材料的热传导性质具有重要意义。
本实验旨在通过测定不同材料的导热系数,探究材料的热传导特性,并分析实验结果的意义。
实验仪器与原理本实验使用的仪器主要包括导热系数测定仪、测温仪、样品夹和样品。
导热系数测定仪是一种常用的实验设备,可以测量材料的导热系数。
测温仪则用于测量样品的温度变化。
样品夹用于固定样品,保证测试的准确性。
实验步骤1. 首先,将待测材料切割成相同大小的样品,并清洁表面,确保样品的质量和纯度。
2. 将样品夹住,确保样品与夹具之间没有空隙,以免影响测量结果。
3. 将样品夹放入导热系数测定仪中,并调整仪器参数,确保实验的准确性。
4. 开始实验后,观察样品的温度变化,记录下每个时间点的温度数据。
5. 根据实验数据,计算出样品的导热系数,并进行分析和比较。
实验结果与分析通过实验测得的数据,我们可以计算出不同材料的导热系数,并进行比较。
导热系数的大小反映了材料的热传导能力,数值越大表示材料的热传导能力越强。
在实验中,我们选取了几种常见的材料进行测试,包括金属、塑料和绝缘材料。
结果显示,金属材料的导热系数通常较高,而塑料和绝缘材料的导热系数较低。
这一结果与我们的常识相符。
金属材料由于其内部电子的自由运动,具有较高的导热性能。
而塑料和绝缘材料由于其分子结构的特殊性,导热系数较低。
此外,通过实验还可以发现,导热系数与温度之间存在一定的关系。
随着温度的升高,导热系数通常会增大。
这是因为高温下,物质内部的分子运动加剧,热传导能力增强。
实验的局限性与改进尽管本实验得到了一些有意义的结果,但仍然存在一些局限性。
首先,实验中的样品大小和形状可能对测量结果产生影响。
因此,为了提高实验的准确性,可以选择更多的样品进行测试,并进行多次重复实验。
其次,实验中没有考虑到材料的厚度对导热系数的影响。
在实际应用中,材料的厚度也会对热传导性能产生影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、【实验目的】用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。
二、【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块三、【实验原理】1、良导体(金属、空气)导热系数的测定根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面(设θ1>θ2),若平面面积均为S ,在t ∆时间内通过面积S 的热量Q ∆免租下述表达式:hS t Q )(21θθλ-=∆∆ (3-26-1) 式中,tQ∆∆为热流量;λ即为该物质的导热系数,λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是)(K m W ⋅。
在支架上先放上圆铜盘P ,在P 的上面放上待测样品B ,再把带发热器的圆铜盘A 放冰水混合物电源 输入调零数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表T 2T 1220V110V导热系数测定仪测1测1 测2测2 表 风扇A B C图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置在B 上,发热器通电后,热量从A 盘传到B 盘,再传到P 盘,由于A,P 都是良导体,其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2,θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。
热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G ,切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。
由式(3-26-1)可以知道,单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为221)(B BR h t Q πθθλ-=∆∆ (3-26-2) 式中,R B 为样品的半径,h B 为样品的厚度。
当热传导达到稳定状态时,θ1和θ2的值不变,遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量tQ∆∆。
实验中,在读得稳定时θ1和θ2后,即可将B 盘移去,而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。
当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后,在将A 移开,让P 自然冷却。
观察其温度θ随时间t 变化情况,然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率2θθθ=∆∆t,而2θθθ=∆∆tmc,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。
2、不良导体(橡皮)的测定导热系数是表征物质热传导性质的物理量。
材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响,因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。
测量导热系数在这里我们用的是稳态法,在稳态法中,先利用热源对样品加热,样品内部的温差使热量从高温向低温处传导,样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动;适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态,则待测样品内部可能形成稳定的温度分布,根据这一温度分布就可以计算出导热系数。
而在动态法中,最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的,如呈周期性的变化,变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响,与导热系数的大小有关。
本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数,学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。
1898年C .H .Le e s .首先使用平板法测量不良导体的导热系数,这是一种稳态法,实验中,样品制成平板状,其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触,下端面与一均匀散热体相接触。
由于平板样品的侧面积比平板平面小很多,可以认为热量只沿着上下方向垂直传递,横向由侧面散去的热量可以忽略不计,即可以认为,样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度,在同一平面内,各处的温度相同。
设稳态时,样品的上下平面温度分别为12θθ,根据傅立叶传导方程,在t ∆时间内通过样品的热量Q ∆满足下式:Sh t QB 21θθλ-=∆∆ (1) 式中λ为样品的导热系数,Bh 为样品的厚度,S 为样品的平面面积,实验中样品为圆盘状。
设圆盘样品的直径为B d ,则半径为B R ,则由(1)式得:221B B R h t Q πθθλ-=∆∆ (2)实验装置如图1所示、固定于底座的三个支架上,支撑着一个铜散热盘P ,散热盘P 可以借助底座内的风扇,达到稳定有效的散热。
散热盘上安放面积相同的圆盘样品B ,样品B 上放置一个圆盘状加热盘C ,其面积也与样品B 的面积相同,加热盘C 是由单片机控制的自适应电加热,可以设定加热盘的温度。
当传热达到稳定状态时,样品上下表面的温度1θ和2θ不变,这时可以认为加热盘C 通过样品传递的热流量与散热盘P 向周围环境散热量相等,因此可以通过散热盘P 在稳定温度2θ时的散热速率来求出热流量Qt ∆∆。
实验时,当测得稳态时的样品上下表面温度1θ和2θ后,将样品B 抽去,让加热盘C 与散热盘P 接触,当散热盘的温度上升到高于稳态时的2θ值20℃或者20℃以上后,移开加热盘,让散热盘在电扇作用下冷却,记录散热盘温度θ随时间t 的下降情况,求出散热盘在2θ时的冷却速率2θθθ=∆∆t,则散热盘P 在2θ时的散热速率为:2θθθ=∆∆=∆∆tmc t Q (3) 其中m 为散热盘P 的质量,c 为其比热容。
在达到稳态的过程中,P 盘的上表面并未暴露在空气中,而物体的冷却速率与它的散热表面积成正比,为此,稳态时铜盘P 的散热速率的表达式应作面积修正:()()PPPPP Ph R Rh R Rtmc t Q ππππθθθ222222++∆∆=∆∆= (4)其中pR 为散热盘P 的半径,ph 为其厚度。
由(2)式和(4)式可得:()()PPP PP PBBh R Rh R R tmcd h ππππθπθθλθθ2224222212++∆∆=-= (5)所以样品的导热系数λ为:()()()22112222B B P P P P R h h R h R tmcπθθθλθθ-++∆∆== (6)四、【实验步骤】1、金属导热系数的测定根据上述装置,由傅里叶导热方程可知,通过待测样品B 盘的热流量,t Q∆∆ 为:221B BR h t Q πθθλ-=∆∆,实验时,当热传达到稳态时,θ1、θ的值将稳定不变,这时可以认为发散盘A 通过圆盘样品上平面传入的热量与由散热盘向周围环境散热的速率相等。
因此可通过散热盘P 在稳定温度θ时的散热速率求出热流量tQ∆∆,方法如下,当读得稳态时的θ1、θ2后,将样品B 盘抽去,让发热盘A 的底面与散热盘P 直接接触,使盘P 的温度上升到比θ2高出1mV 左右时,再将发热盘A 移开,附上原盘样品(或绝缘圆盘),让散热盘P 冷却电扇仍处于工作状态,每隔30秒钟读一下散热盘的温度示值,选取邻近θ2的温度数据,求出,铜盘P 在θ2的冷却速率2θθθ=∆∆t,则 tQtmc∆∆=∆∆=2θθθ 就是散热在θ时的散热速率,带入式(2)得:221)(2Rhtmc⨯⨯-⨯∆∆==πθθθλθθ (3) (3)式中,m 为铜盘质量,C 为铜的比热容。
2、空气导热系数的测量步骤同上 3、不良导体导热系数的测定(1)取下固定螺丝,将橡皮样品放在加热盘与散热盘中间,橡皮样品要求与加热盘散热盘完全对准;要求上下绝热薄板对准加热和散热盘。
调节底部的三个微调螺丝,使样品与加热盘、散热盘接触良好,但注意不宜过紧或过松:(2)按照图1所示,插好加热盘的电源插头;再将2根连接线的一端与机壳相连,另一有传感器端插在加热盘和散热盘小孔中,要求传感器完全插入小孔中,并在传感器上抹一些硅油或者导热硅脂,以确保传感器与加热盘和散热盘接触良好。
在安放加热盘和散热盘时,还应注意使放置传感器的孔上下对齐 (注意:加热盘和散热盘两个传感器要一一对应,不可互换)(3)接上导热系数测定仪的电源,开启电源后,左边表头首先显示从FDHC ,然后显示当时温度,当转换至b= = ·=时,用户可以设定控制温度。
设置完成按“确定”键,加热盘即开始加热。
右边显示散热盘的当时温度。
(4)加热盘的温度上升到设定温度值时,开始记录散热盘的温度,可每隔一分钟记录一次,待在1 0分钟或更长的时间内加热盘和散热盘的温度值基本不变,可以认为已经达到稳定状态了。
(5)按复位键停止加热,取走样品,调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好,再设定温度到80℃,加快散热盘的温度上升,使散热盘温度上升到高于稳态时的2θ值20℃左右即可。
(6)移去加热盘,让散热圆盘在风扇作用下冷却,每隔1 0秒(或者3 0秒)记录一次散热盘的温度示值,由临近2θ值的温度数据中计算冷却速率2t θθθ∆=∆。
也可以根据记录数据做冷却曲线,用镜尺法作曲线在2θ点的切线,根据切线斜率计算冷却速率。
(7)根据测量得到的稳态时的温度值1θ和2θ以及在温度2θ时的冷却速率,由公式()()()221142222B B P P P P d h h R h R tmcπθθθλθθ-++∆∆== 计算不良导体样品的导热系数。
五、【实验数据处理】实验前测得室温t=18.0℃;散热盘B 的直径为2R B =13.02cm ,即半径R B =6.51cm , 厚度为h B =0.79cm,质量m B =889.3.g;加热盘A 的直径为2R A =13.02cm ,即半径R A =6.51cm 。
铜的比热容c =0.0917cal /(g ·K )。
1、用TC —3型固体导热系数测定仪来测量空气的热导率. h C =1.07㎜(所测得数据如下)稳态时T 1、T 2的数据(每隔2分钟记录)将数据代入公式2211Rh t mcπθθθλ⨯-⨯∆∆= 得λ=407.2811--⋅⋅k m w冷却速率图象分析如下:将数据代入(c )可算出λ=3.02×10-2W/(m •℃)3、橡胶导热系数实验数据处理样品:橡胶; 室温: 18 ℃;散热盘比热容(黄铜):C= 0.0917 J /(Kg ·K ); 散热盘质量:m= 889.3 g ;散热盘P 的厚度P h = 0.78 mm ;散热盘P 的半径:P R = 6.51 mm ;橡皮样品厚度B h = 0.80 mm ; 橡皮样品直径B d = 6.51*2mm ;稳态时(1 0分钟内温度基本保持不变,样品上表面的温度示值1θ= 3.502 ℃,样品下表面温度示 值2θ= 2.516 ℃。
每隔30秒记录一次散热盘冷却时的温度示值,如下表:2θθθ=∆∆t﹦0.0016作冷却曲线得到:将以上数据代入公式(6)计算得到:()()()221142222B B P P P P d h h R h R tmcπθθθλθθ-++∆∆===5.02×10∧﹙﹣4﹚cal /﹙s •cm •℃﹚=0.21W /﹙m •℃﹚【实验总结】:由实验数据可得铜的导热系数最大,导热性能最好,空气的导热系数最小,不良导体的导热系数居中。