導(dǎo)熱系數(shù)-實驗報告.docx

《導(dǎo)熱系數(shù)-實驗報告.docx》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、實驗2.8用穩(wěn)態(tài)平板法測定不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)實驗報告一、實驗?zāi)康?（1）用穩(wěn)態(tài)平板法測定不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù).（2）利用物體的散熱速率求傳熱速率.二、實驗器材.實驗裝置、紅外燈、調(diào)壓器、杜瓦瓶、數(shù)字式電壓表.三、實驗原理.導(dǎo)熱是物體相互接觸時，由高溫部分向低溫部分傳播熱量的過程.當(dāng)溫度的變化只是沿著一個方向（設(shè)z方向）進(jìn)行時，熱傳導(dǎo)的基本公式可寫為dQ=-λdTdzdS?dt---------------------------------------------（2.8.1）它表示在dt時間內(nèi)通過dS面積的熱量dQ，dTdz為溫

2、度梯度，λ為導(dǎo)熱系數(shù)，它的大小由物體本身的物理性質(zhì)決定，單位為W?m-1?K-1，它是表征物質(zhì)導(dǎo)熱性能大小的物理量，式中符號表示熱量傳遞向著溫度降低的方向進(jìn)行.在圖中，B為待測物，它的上下表面分別和上下銅、鋁盤接觸，熱量由高溫鋁盤通過待測物B向低溫銅盤傳遞.若B很薄，則通過B側(cè)面向周圍環(huán)境的散熱量可以忽略不計，視熱量只沿著垂直待測板B的方向傳遞.那么在穩(wěn)定導(dǎo)熱（即溫度場中各點的溫度不隨時間而變）的情況下，在?t時間內(nèi)，通過面積為S、厚度為L的勻質(zhì)圓板的熱量為?Q=-λ?TLS??t------------------------

3、---------------------（2.8.2）式中，?T為勻質(zhì)圓板兩板面的恒定溫差，若把（2.8.2）式寫成?Q?t=-λ?TLS---------------------------------------------（2.8.3）的形式，那么?Q?t便為待測物的導(dǎo)熱速率，只要知道了導(dǎo)熱速率，由（2.8.3）式即可求出λ.實驗中，使上鋁盤A和下銅盤P分別達(dá)到恒定溫度T1、T2，并設(shè)T1>T2，即熱量由上而下傳遞，通過下銅盤P向周圍散熱.因為T1和T2不變，所以，通過B的熱量就等于C向周圍散發(fā)的熱量，即B的導(dǎo)熱速率等于

4、C的散熱速率.因此，只要求出了C在溫度T2時的散熱速率，就求出了B的導(dǎo)熱速率?Q?t.因為P的上表面和B的下表面接觸，所以C的散熱面積只有下表面面積和側(cè)面積之和，設(shè)為Sm，而實驗中冷卻曲線是C全部裸露于空氣中測出來的，即在P的上下表面和側(cè)面積都散熱的情況下記錄的.設(shè)其全部表面積為S全，根據(jù)散熱速率與散熱面積成正比的關(guān)系可得?Q?t部?Q?t全=S部S全---------------------------------------------（2.8.4）式中，?Q?t部為S部面積的散熱速率，?Q?t全為S全面積的散熱速率.而散熱

5、速率?Q?t部就等于（2.8.3）式中的導(dǎo)熱速率?Q?t，這樣（2.8.3）式便可寫作?Q?t部=-λ?TLS---------------------------------------------（2.8.5）設(shè)下銅盤直徑為D，厚度為δ，那么有S部=πD22+πDδS全=2πD22+πDδ---------------------------------------------（2.8.6）由比熱容的基本定義c=ΔQmΔT‘，得ΔQ=cmΔT’，故?Q?t全=cmΔT’Δt--------------------------

6、-------------------（2.8.7）將（2.8.6）式、（2.8.7）式代入（2.8.4）式得?Q?t部=D+4δ2D+4δcmK---------------------------------------------（2.8.8）將（2.8.8）式代入（2.8.5）式得λ=-cmKL(D+4δ)πD2(T1-T2)(D+2δ)/2---------------------------------------------（2.8.9）式中，m為下銅盤的質(zhì)量，c為下銅盤的比熱容.四、實驗內(nèi)容.（1）用游標(biāo)卡尺多次

7、測量下銅盤的直徑D、厚度δ和待測物厚度L，然后取其平均值.下銅盤質(zhì)量m由天平測出，其比熱容c=3.850×102J?kg?℃-1.（2）實驗時，先將待測樣品放在散熱盤P上面，然后將發(fā)熱鋁盤A放在樣品盤P上方，再調(diào)節(jié)三個螺栓，使樣品盤的上下兩個表面與發(fā)熱鋁盤A和散熱銅盤P緊密接觸.（3）將集成溫度傳感器插入散熱盤P側(cè)面的小孔中，并將集成溫度傳感器接線連接到儀器面板的傳感器插座.用專用導(dǎo)線將儀器機(jī)箱后部插座與加熱組件圓鋁盤上的插座加以連接.為了保證溫度測量的準(zhǔn)確性，采用同一個溫度傳感器測溫，在需要測量發(fā)熱盤A和散熱盤P溫度時，采用手

8、動操作，變換溫度傳感器的測溫對象.（4）接通電源，在“溫度控制”儀表上設(shè)置加溫的上限溫度.按加熱開關(guān)，如果儀器上限溫度設(shè)置為100℃，那么當(dāng)傳感器的溫度達(dá)到100℃，大約加熱40分鐘后，發(fā)熱鋁盤A、散熱銅盤P的溫度不再上升時，說明系統(tǒng)已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，這時每間隔5分鐘