[精品文檔]固體導(dǎo)熱系數(shù)的測定實驗報告

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1、學(xué)生物理實驗報告實驗名稱固體導(dǎo)熱系數(shù)的測定學(xué)院專業(yè)班級報告人學(xué)號同組人學(xué)號理論課任課教師實驗課指導(dǎo)教師實驗日期報告日期實驗成績批改日期實驗?zāi)康挠梅€(wěn)態(tài)法測出不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù),并與理論值進行比較.實驗儀器1.數(shù)字毫伏表一般量程為20mV。3位半的LED顯示，分辨率為10uV左右，具有極性自動轉(zhuǎn)換功能。2.導(dǎo)熱系數(shù)測量儀一種測量導(dǎo)熱系數(shù)的儀器，可用穩(wěn)態(tài)發(fā)測量不良導(dǎo)體，金屬氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，散熱盤參數(shù)實驗原理傅里葉在研究了固體的熱傳定律后，建立了導(dǎo)熱定律。他指出，當(dāng)物體的內(nèi)部有溫度梯度存在時，熱量將從高溫處傳向低溫處。如

2、果在物體內(nèi)部取兩個垂直于熱傳導(dǎo)方向，彼此相距為h的兩個平面，其面積元為D，溫度分別為，則有=–式中為導(dǎo)熱速率，為與面積元dS相垂直方向的溫度梯度，“—”表示熱量由高溫區(qū)域傳向低溫區(qū)域，即為導(dǎo)熱系數(shù)，是一種物性參數(shù)，表征的是材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣，其單位為W/(m·K)，對于各項異性材料，各個方向的導(dǎo)熱系數(shù)是不同的，常要用張量來表示。如圖所示，A、C是傳熱盤和散熱盤，B為樣品盤，設(shè)樣品盤的厚度為,上下表面的面積各為=，維持上下表面有穩(wěn)定的溫度，這時通過樣品的導(dǎo)熱速率為=–在穩(wěn)定導(dǎo)熱條件下（值恒定不變）冰水混合物電源輸入調(diào)

3、零數(shù)字電壓表FD-TX-FPZ-II導(dǎo)熱系數(shù)電壓表T2T1220V110V導(dǎo)熱系數(shù)測定儀測1測1測2測2表風(fēng)扇ABC圖4-9-1穩(wěn)態(tài)法測定導(dǎo)熱系數(shù)實驗裝置圖可以認(rèn)為：通過待測樣品B的導(dǎo)熱速率與散熱盤的周圍環(huán)境散熱的速率相等，則可以通過銅盤C在穩(wěn)定溫度附近的散熱速率，求出樣品的導(dǎo)熱速率。在穩(wěn)定傳熱時，C散熱盤的外表面積πRc2+2πRchc，移去A盤后，C盤的散熱外表面積因為物體的散熱速率與散熱面積成正比，所以，由比熱容定義，所以，，所以，實驗步驟1.用物理天平稱出散熱盤（銅盤）P的質(zhì)量m，單次測量，其比熱容：C=3

4、.8×102J/kg·oC。2.用游標(biāo)卡尺分別測出樣品盤（橡皮）B銅盤P的直徑和厚度h各測六次，然后取平均值。3.聯(lián)線。如實驗裝置圖4-9-1所示，發(fā)熱盤A和散熱盤P的側(cè)面都有供安插熱電偶的小孔，放置儀器時，此兩孔都應(yīng)與杜瓦瓶在同一側(cè)。以免線路錯亂。將橡皮樣品B放入發(fā)熱盤A與散熱盤C之間，在杜瓦瓶中放入冰水混合物，熱電偶插入小孔時，要抹上些硅油，并插到洞孔底部，使熱電偶測量端與銅盤接觸良好。將一對熱電偶的熱端（紅線端）插入到發(fā)熱盤A的小孔中，冷端插入杜瓦瓶中的細(xì)玻璃管中，與導(dǎo)熱系數(shù)測量儀聯(lián)接。另一對熱電偶的熱端插入

5、到散熱盤C的小孔中，冷端插入杜瓦瓶中的另一細(xì)玻璃管中，與導(dǎo)熱系數(shù)測量儀聯(lián)接。它們的輸出端分別接在控制面板上的“測1”、“測2”插孔中，通過“測1”、“測2”轉(zhuǎn)換開關(guān)接到數(shù)字電壓表上。mv表輸出端短路，調(diào)節(jié)的調(diào)零旋鈕，調(diào)零、FD—FP2—II型導(dǎo)熱系數(shù)電壓表并與導(dǎo)熱系數(shù)測量儀聯(lián)接。4.根據(jù)穩(wěn)態(tài)法，必須得到穩(wěn)定的溫度分布，這就要等待較長的時間，為了提高效率，可先將電源電壓開關(guān)K拔至高檔220V，開始加熱，待=3.5mv即可將開關(guān)改用低檔110V，開風(fēng)扇，待上升至4.5mv左右時，關(guān)電源。通過手控調(diào)節(jié)電熱板開關(guān)K，K的電

6、壓220v或110v或0v檔，使讀數(shù)變化在±0.03mv范圍內(nèi)。然后每隔2分鐘讀一次數(shù)字電壓表上的相應(yīng)溫度示值，如此反復(fù)，如在3min內(nèi)樣品上、下表面溫度T1、T2示值都不變，即可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。將切換開關(guān)撥向測2，測出、T2溫度。移去B盤，使A、C盤直接接觸，使C盤溫度升高0.4mV，每隔30秒記一次，作圖。實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果（1）實驗數(shù)據(jù)記錄（通的比熱c=0.09197/g。C,比重8.9g/cm^2）表2-19散熱盤P：質(zhì)量967.4g半徑Rp=1/2Dp=12345Dp（cm）12.89812.89812.

7、89812.89812.898Hp（cm）0.8980.8980.8980.8980.898表2-20橡膠盤：半徑Rb=1/2Db=cm12345Dp（cm）12.68212.68212.68212.68212.682Hp（cm）0.7260.7260.7260.7260.726表2-21穩(wěn)態(tài)是T1，T2的值（轉(zhuǎn)換見附錄2的分度表）T1=80.5T2=56.912345Vt1(mV)4.5494.5444.5404.5374.534Vt2(mV)3.2303.2273.2233.2213.218時間（秒）30609

8、0120150180210240T2（mV）3.7263.6573.6013.5473.4943.4423.3913.341溫度65.464.263.262.361.360.459.558.72.計算λ和相對誤差。由附表一，查到2.27mV對應(yīng)55.4℃，2.20mV對應(yīng)54℃.=0.2636相對誤差：*100%=實驗中電壓讀數(shù)誤差為，游標(biāo)卡尺的測量誤差為0