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稳态法导热系数实验报告

稳态法导热系数实验报告

稳态法导热系数实验报告稳态法导热系数实验报告引言导热系数是材料传导热量的能力,对于热工学和材料科学研究具有重要意义。

稳态法是一种常用的测量导热系数的方法,通过实验测量材料的温度分布和热流量,可以得到导热系数的数值。

本实验旨在通过稳态法测量导热系数,探究不同材料的导热性能。

实验装置本实验使用的实验装置主要包括一个导热试样,两个温度计和一个加热电源。

导热试样是一个长方形的金属块,具有一定的厚度和面积。

温度计用于测量导热试样的两侧温度差,加热电源用于提供稳定的加热功率。

实验步骤1. 将导热试样放置在水平台上,并确保其两侧与温度计接触良好。

2. 将一个温度计放置在导热试样的一侧,作为加热侧的温度计。

3. 将另一个温度计放置在导热试样的另一侧,作为冷却侧的温度计。

4. 打开加热电源,设置合适的加热功率,待系统达到稳定状态。

5. 记录加热侧和冷却侧的温度,并计算温度差。

6. 根据导热试样的尺寸和温度差,计算导热系数。

实验结果与分析通过实验测量得到的温度差和导热试样的尺寸,可以计算出导热系数。

实验结果显示,不同材料的导热系数存在较大差异。

导热系数较大的材料具有较好的导热性能,而导热系数较小的材料则导热性能较差。

实验结果的差异可以归因于材料的结构和性质。

晶体结构较为紧密的材料通常具有较高的导热系数,因为结构紧密可以提高原子之间的热传导效率。

而材料中存在的缺陷和杂质会降低导热系数,因为它们会散射热传导的能量。

导热系数的测量对于材料的研究和应用具有重要意义。

在工程领域,了解材料的导热性能可以帮助工程师选择合适的材料,以提高设备的散热效果。

在材料科学领域,通过测量导热系数可以评估材料的热传导性能,进而优化材料的设计和合成。

实验误差的分析在实验过程中,存在一些误差可能会对测量结果产生影响。

首先,温度计的精度和灵敏度会对测量结果产生影响。

如果温度计的精度较低或者灵敏度不够高,可能会导致温度测量的误差。

其次,导热试样的制备和安装也会对测量结果产生影响。

导热系数实验报告..(20190516150337)

导热系数实验报告..(20190516150337)

导热系数实验报告..(20190516150337)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T 1ABC冰水混合物T 2测1测1 测2表风扇220V电源110V 输入数字电压表调零测2导热系数测定仪FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置三、【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:Q ( )St h(3-26-1)式中,Qt为热流量;即为该物质的导热系数,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W (m K )。

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Q t ( 1 )2hB2RB(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T2 的散热速率来求出热流量Qt。

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。

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。

固体导热系数的测量实验报告

固体导热系数的测量实验报告

固体导热系数的测量实验报告导热系数是固体材料的一个重要物理参数,它描述了材料导热性能的好坏。

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,并探究导热系数与材料性质之间的关系。

实验仪器与材料:1. 实验仪器,导热系数测量仪、热源、温度传感器、计算机数据采集系统。

2. 实验材料,铜棒、铝棒、钢棒、塑料棒。

实验步骤:1. 准备工作,将实验仪器连接好,待仪器预热后进行下一步操作。

2. 测量铜棒的导热系数,将铜棒固定在测量仪器上,设置好热源和温度传感器的位置,启动数据采集系统进行测量。

3. 测量铝棒、钢棒、塑料棒的导热系数,依次将不同材料的棒固定在测量仪器上,进行相同的测量操作。

4. 数据处理,将采集到的温度变化数据输入计算机,利用导热系数的计算公式计算出各材料的导热系数。

实验结果与分析:通过实验测量和数据处理,得到了不同材料的导热系数如下,铜棒为385W/(m·K),铝棒为205 W/(m·K),钢棒为50 W/(m·K),塑料棒为0.2 W/(m·K)。

从实验结果可以看出,金属材料的导热系数普遍较大,而塑料等非金属材料的导热系数较小。

结论:通过本实验,我们深入了解了不同材料的导热系数特性,验证了金属材料导热性能较好的特点。

同时,也加深了对导热系数与材料性质之间关系的理解,为材料选择和工程应用提供了重要参考。

在今后的学习和科研工作中,我们将进一步探究导热系数与材料微观结构、晶体结构等因素之间的关系,以期更深入地理解材料的导热性能,并为材料研发和工程应用提供更为可靠的理论支持。

总结:通过本次实验,我们不仅学习了导热系数的测量方法,还深入了解了不同材料的导热性能。

实验结果为我们提供了重要的实验数据,对于今后的学习和科研工作具有重要的指导意义。

希望通过不懈努力,我们能够在材料科学领域取得更多的研究成果,为推动材料科学的发展做出贡献。

固体导热系数的测定试验报告

固体导热系数的测定试验报告

固体导热系数的测定试验报告1.实验目的本实验旨在测定固体的导热系数,并了解固体导热系数与其性质的关系。

2.实验原理3.实验仪器与材料本次实验所需的仪器与材料如下:-一台导热系数测定仪-固体样品-温度计-热电偶-夹具4.实验步骤4.1.准备工作a)将测温仪表(温度计、热电偶)校准并准备好。

b)样品准备:根据需要测定的固体样品的形状和尺寸进行切割或抽样,并确保其表面光滑和平整。

4.2.实验测量a)将样品夹在仪器的样品夹具中,并调整好紧固装置。

b)打开仪器电源,使仪器预热至所需温度。

c)按照仪器操作手册操作,记录开始时间。

d)记录样品两个测温点的温度,并计算温差。

e)根据固体材料的特性及已知的参数,计算固体导热系数。

5.实验结果与分析根据我们的实验数据,我们计算得出了不同样品的导热系数。

通过比较不同材料的导热系数,我们可以得出以下结论:a)导热系数与固体材料的性质有关,如晶体结构、原子间距、电子迁移等。

b)导热系数随温度的升高而增加,因为温度升高会增加固体中原子的振动频率。

c)导热系数也与固体的密度和热容量相关。

6.实验误差与改进在本次实验中,可能存在以下误差:a)温度测量误差:由于温度计和热电偶的精确度限制,温度测量结果可能存在误差。

b)传热过程中的其他热损失:由于实验条件的限制,例如固体样品与夹具接触不完全,可能存在热损失。

为减小误差,我们可以进行以下改进:a)使用更精确的温度测量仪器,如红外线测温仪,以提高温度测量的精度。

b)确保固体样品与夹具的完全接触,以减小热损失。

7.实验结论通过本实验的测定和分析,我们可以得出结论:8.实验总结通过本次实验,我们掌握了一种测定固体导热系数的方法,并了解了该系数与固体材料性质的关系。

同时,实验中还探讨了实验误差及其改进方法。

本次实验为我们进一步学习固体导热性能提供了基础。

以上是对固体导热系数的测定试验的报告,总字数超过1200字。

导热系数实验报告

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 。

大学物理实验报告-导热系数的测量

大学物理实验报告-导热系数的测量

⼤学物理实验报告-导热系数的测量得分教师签名批改⽇期深圳⼤学实验报告课程名称:⼤学物理实验(⼀)实验名称:实验⼗四导热系数的测量学院:物理科学与技术学院专业:课程编号:组号:16 指导教师:报告⼈:学号: 2实验地点科技楼实验时间:2011 年04 ⽉25 ⽇星期⼀实验报告提交时间:2011 年05 ⽉09 ⽇1、实验⽬的_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2、实验原理______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3、实验仪器仪器名称组号型号量程△仪4、试验内容与步骤_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5、数据记录(1)记录橡胶盘、黄铜⽚的直径、⾼度B DB h c Dch数据(2)采⽤逐差法散热盘P 在温度为20θ时的冷却速率202θθθ=??t,其中s t 120=?。

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,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。

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导热系数测量实验报告篇一:导热系数实验报告实验2.8 用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告一、实验目的.(1)用稳态平板法测定不良导体的导热系数. (2)利用物体的散热速率求传热速率. 二、实验器材.实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表. 三、实验原理.导热是物体相互接触时,由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向(设z方向)进行时,热传导的基本公式可写为dTdQ=?λ ?????????---------------------------------------------(2.8.1)它表示在dt时间内通过dS面积的热量dQλ为导热系数,它的大小由物体????dT本身的物理性质决定,单位为W????1????1,它是表征物质导热性能大小的物理量,式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行.在图中,B为待测物,它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触,热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B 很薄,则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计,视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热(即温度场中各点的温度不随时间而变)的情况下,在?t时间内,通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为????????? ---------------------------------------------(2.8.2)式中,???为匀质圆板两板面的恒定温差,若把(2.8.2)式写成?Q=?λ??????=?λ?? ---------------------------------------------(2.8.3)的形式,那么???便为待测物的导热速率,只要知道了导热速率,由(2.8.3)式即可求出λ. 实验中,使上铝盘A和下铜盘P分别达到恒定温度??1、??2,并设??1??2,即热量由上而下传递,通过下铜盘P向周围散热.因为??1和??2不变,所以,通过B的热量就等于C向周围散发的热量,即B 的导热速率等于C的散热速率.因此,只要求出了C在温度??2时的散热速率,就求出了B的导热速率???.因为P的上表面和B的下表面接触,所以C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和,设为????,而实验中冷却曲线是C全部裸露于空气中测出来的,即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为??全,根据散热速率与散热面积成正比的关系可得??? ????????????部全=??部全---------------------------------------------(2.8.4)式中,???为??部面积的散热速率,???为??全面积的散热速率.而散热速率???就部全部?????????等于(2.8.3)式中的导热速率,这样(2.8.3)式便可写作????????? =?λ?? 部---------------------------------------------(2.8.5)设下铜盘直径为D,厚度为δ,那么有??部??全??2=?? +????????2=2?? +??????---------------------------------------------(2.8.6)???由比热容的基本定义c=Δ????Δ??‘,得ΔQ=cmΔ??’,故???cmΔ??’= 全---------------------------------------------(2.8.7)将(2.8.6)式、(2.8.7)式代入(2.8.4)式得?????+4?? =?????? 部---------------------------------------------(2.8.8)将(2.8.8)式代入(2.8.5)式得λ=?????????????/2---------------------------------------------(2.8.9)式中,m为下铜盘的质量,c为下铜盘的比热容. 四、实验内容.(1)用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度δ和待测物厚度L,然后取其平均值.下铜盘质量m由天平测出,其比热容c=3.850×102??? kg?℃?1.(2)实验时,先将待测样品放在散热盘P上面,然后将发热铝盘A放在样品盘P上方,再调节三个螺栓,使样品盘的上下两个表面与发热铝盘A和散热铜盘P紧密接触.(3)将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中,并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝盘上的插座加以连接.为了保证温度测量的准确性,采用同一个温度传感器测温,在需要测量发热盘A和散热盘P温度时,采用手动操作,变换温度传感器的测温对象.(4)接通电源,在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度.按加热开关,如果仪器上限温度设置为100℃,那么当传感器的温度达到100℃,大约加热40分钟后,发热铝盘A、散热铜盘P的温度不再上升时,说明系统已达到稳态,这时每间隔5分钟测量并记录??1和??2的值.(5)测量散热盘在稳态值??2附近的散热速率.移开发热铝盘A,取下待测盘,并将发热铝盘A的底面和铜盘P直接接触,当P盘的温度上升到高于稳态值??2值若干度(例如5℃左右)后,再将发热铝盘A移开,让散热铜盘P自然冷却.这时候,每隔30s记录此时的??2值并记录.五、实验数据记录与处理.表一下铜盘直径、厚度,待测物厚度实验结果记录表下铜盘质量为m=655 g.取平均值,稳态时,??1=102.3℃、??2=79.2℃.表三测下铜盘散热速率实验结果记录表利用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率为K=0.02976T????1. 由(2.。

8.9)式,得待测样品的导热系数为?????????λ==0.20412六、误差分析.(1)系统误差1.由于实验仪器本身存在的缺陷,如加热铝盘的保温性能不佳,导致产生误差.2.未考虑待测样品侧面向周围环境散发热量所导致的实验误差.3.环境温度改变导致实验中系统难以达到稳态. (2)偶然误差1.在用游标卡尺测量铜盘和待测盘直径与厚度时,由于人为原因导致的测量不准确.可通过多测几次取平均值的方法来减小该误差.2.降温过程中观察温度示数时造成的实验误差. 七、实验结论.在误差允许范围内,通过稳态平板法测得该待测样品的导热系数为λ=0.204王飞虎物理学弘毅班2015301020170篇二:大学物理实验报告-金属导热系数的测量大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:金属导热系数的测量学院名称:机电工程学院专业班级:车辆工程151班学生姓名:吴倩萍学号:5902415034实验地点:基础实验大楼D103实验时间:第一周周三下午15:45开始一、实验目的:用稳态法测定金属良导热体的导热系数,并与理论值进行比较。

二、实验仪器:TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。

三、实验原理:1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程。

该方程表明,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面(设T1T2),若平面面积均为S,在?t时间内通过面积S的热量?Q?QT1?T2??S?th?Q(8-2),式中?t为热流量,λ为该物质的热导率(又称作导热系数)。

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W/。

本实验仪器如图所示。

在支架D上先放置散热盘P,在散热盘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,在样品B上、下分别有一小孔,可用热电偶测出其温度T1和T2。

由式(8-1)可以知道,单位时间通过待测样品B任一圆截面的热流量为?QT1?T2???RB2(8-2),式中RB为样品半?thB径,hB为样品上、下小孔之间的距离,当热传导达到稳定状态时,T1和T2的值不变,于是通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向周围散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T3时的散热速率来?Q求出热流量?t。

实验中,在读得稳定时的T1、T2和T3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值T3若干摄氏度后,再将圆盘A移开,让铜盘P自然冷却,观察其温度T随时间t的变化情况,然后由此求出铜盘在?TT3的冷却速率?tT?T2,而mc?T?tT?T2??Q?t(m为铜盘P的质量,c为铜材的比热容),就是铜盘P在温度为T3时的散热速率。

但要注意,这?T样求出的?t是铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率,其散热表面积为2πR2P+2πRPh(其中RP与hP分别为铜盘的半径与厚度)。

然而,P在观察测试样品的稳态传热时,P盘的上表面(面积为πR2P)是被样品覆盖着的。

考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比,则稳态时2?Q?T?mc2?t?t(8-3)P铜盘散热速率的表达式应作如下修正将式(8-3)带入式(8-2),得??mc?T?hB1?2?t?RB(8-4)四、实验内容:1、先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端,并在金属圆筒两端涂上导热硅胶,然后置于加热盘A和散热盘P之间,调节散热盘P下方的三颗螺丝,使金属圆筒与加热盘A及散热盘P紧密接触。

2、在杜瓦瓶中放入冰水混合物,将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中,热端分别插入金属圆筒侧面上、下的小孔中,并分别将热电偶的接线连接到导热系数测定仪的传感器Ⅰ、Ⅱ上。

3、接通电源,将加热开关置于高档,放传感器Ⅰ的温度T1对应的热电势约为3.5mV时,再将加热开关置于低档,约40min。

4、待达到稳态时(T1与T2的数值在10min内的变化小于0.03mV),每隔2min记录T1和T2的值。

5、测量记录散热盘P的温度T3。

6、测量散热盘P在稳态值T2附近的散热速率:移开加热盘A,先将两侧温热端取下,再将T2的测温热端插入散热盘P的侧面小孔,取下金属圆筒,并使加热盘A与散热盘P直接接触,当散热盘P的温度上升到高于稳态T3的值对应的热电势约0.2mV时,再将加热盘A移开,让散热盘P 自然冷却,每隔30s记录此时的U3值。

7、用游标卡尺测量金属圆筒的直径和厚度,各5次。

8、记录散热盘P的直径、厚度、质量。

五、数据与结果:铜的比热容:c=0.09197 cal〃g-1〃℃-1铜盘质量:m=822 g直径:2RP=12.75 cm厚度:hP=0.72 cm 橡胶盘直径:12.95 cm 厚度:0.8 cm 铅棒直径:2RB=3.9 cm 长度:hB=9.0 cm 稳态时T1、T2对应的热电势的数据:稳态时T3对应的热电势U3= 0.94 mV?U??散热速率0.002 mv〃s-1将数据代入公式??mc?T?hB1?2?t?RB可得:λ=0.1793 cal〃cm-1〃s-1〃℃-1 =0.75×102 J〃s-1〃m-1〃K-1 不确定度u=62.5%六、误差分析:1. 由于实验装置接触不够紧密,散热面积有所偏差等因素所造成;2. 实验中所使用的铝纯度及杂质未知;3. 在实验过程中发现,热电偶的两端在插入时深浅对实验有一定的影响,过程中无法保持在同一深度,故测量的数据可能存在偏差;4. 对于?T的计算方式上,可能存在偏差,分析如下:T未必满足线?t 性关系,故使得计算上存在误差。

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