導(dǎo)熱系數(shù)的測量實驗報告

1、.導(dǎo)熱系數(shù)的測量【實驗?zāi)康摹坑梅€(wěn)態(tài)法測定出不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并與理論值進行比較?！緦嶒瀮x器】導(dǎo)熱系數(shù)測定儀、銅-康導(dǎo)熱電偶、游標卡尺、數(shù)字毫伏表、臺秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待測樣品（橡膠盤、鋁芯）、冰塊【實驗原理】根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個垂直于熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為h、溫度分別為T1、T2的平行平面（設(shè)T1T2），若平面面積均為S，在時間內(nèi)通過面積S的熱量免租下述表達式： （3-26-1）式中，為熱流量；即為該物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，在數(shù)值上等于相距單位長度的兩平面的溫度相差1個單位時，單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，其單位是。在支架上先放上圓銅盤P，在P的上面放上待測樣品B，再

2、把帶發(fā)熱器的圓銅盤A放在B上，發(fā)熱器通電后，熱量從A盤傳到B盤，再傳到P盤，由于A,P都是良導(dǎo)體，其溫度即可以代表B盤上、下表面的溫度T1、T2，T1、T2分別插入A、P盤邊緣小孔的熱電偶E來測量。熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通過“傳感器切換”開關(guān)G，切換A、P盤中的熱電偶與數(shù)字電壓表的連接回路。由式（3-26-1）可以知道，單位時間內(nèi)通過待測樣品B任一圓截面的熱流量為 (3-26-2)式中，RB為樣品的半徑，hB為樣品的厚度。當(dāng)熱傳導(dǎo)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，T1和T2的值不變，遇事通過B 盤上表面的熱流量與由銅盤P向周圍環(huán)境散熱的速率相等，因此，可通過銅盤P在穩(wěn)定溫度T2的散熱速率來求

3、出熱流量。實驗中，在讀得穩(wěn)定時T1和T2后，即可將B盤移去，而使A盤的底面與銅盤P直接接觸。當(dāng)銅盤P的溫度上升到高于穩(wěn)定時的T2值若干攝氏度后，在將A移開，讓P自然冷卻。觀察其溫度T隨時間t變化情況，然后由此求出銅盤在T2的冷卻速率,而,就是銅盤P在溫度為T2時的散熱速率。但要注意，這樣求出的是銅盤P在完全表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為。然而，在觀察測量樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時，P盤的上表面是被樣品覆蓋著的，并未向外界散熱，所以當(dāng)樣品盤B達到穩(wěn)定狀態(tài)時，散熱面積僅為：?？紤]到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，在穩(wěn)態(tài)是銅盤散熱速率的表達式應(yīng)作如下修正： (3-26-3)將式（3-26-3）代

4、入（3-26-2），得 (3-26-4)【實驗內(nèi)容】1、 測量P盤和待測樣品的直徑、厚度，測P盤的質(zhì)量。要求：（1） 用游標卡尺測量待測樣品直徑和厚度，各測5次。（2） 用游標卡尺測量P盤的直徑和厚度，測5次，按平均值計算P盤的質(zhì)量。（3） 用電子秤稱出P盤的質(zhì)量、2、 不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（1） 實驗時，先將待測樣品放在散熱盤P上面，然后將發(fā)熱盤A放在樣品盤B上方，并用固定螺母固定在機架上，再調(diào)節(jié)三個螺旋頭，使樣品盤的上下兩個表面與發(fā)熱盤和散熱盤緊密接觸。（2） 在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端插入杜瓦瓶中，將熱電偶的熱端分別插入加熱盤A和散熱盤P側(cè)面的小孔中，并分別將其插入加熱盤

5、A和散熱盤P的熱電偶接線，連接到儀器面板的傳感器、上。分別用專用導(dǎo)線將儀器機箱后的接頭和加熱組件圓鋁板上的插座間加以連接。（3） 接通電源，在“溫度控制”儀表上設(shè)置加熱的上限溫度。將加熱選擇開關(guān)由“斷”打向“1-3”任意一檔，此時指示燈亮，當(dāng)打向3檔時，加溫速度最快（4） 大約加熱40分鐘后，傳感器、的讀數(shù)不再上升時，說明已達到穩(wěn)態(tài)，每隔5分鐘記錄VT1和VT2的值（5） 在實驗中，如果需要掌握用直流電位差計和熱電偶來測量溫度的內(nèi)容，可將“窗期切換”開關(guān)轉(zhuǎn)至“外接”，在“外接”兩接線柱 上接上UJ36a型直流電位差計的“未知”端，即可測量散熱銅盤上熱電偶在溫度變化時所產(chǎn)生的電勢差。（6） 測量

6、散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率。移開銅盤A，取下橡膠盤，并使銅盤A 的底部與銅盤P直接接觸，當(dāng)P盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值VT2值若干度后，再將銅盤A移開，讓銅盤P自然冷卻，每隔30秒記錄此時的T2值。根據(jù)測量值計算出散熱速率。3、 金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測量（1） 將圓柱體金屬鋁棒置于發(fā)熱圓盤與散熱圓盤之間。（2） 當(dāng)發(fā)熱盤與散熱盤達到穩(wěn)定的溫度分布后，T1、T2值為金屬樣品上下兩個面的溫度，此時散熱盤P 的溫度為T3值。因此，測量P盤的冷卻速率為 （3-26-5）由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為 (3-26-6)測T3值時可在T1、T2達到穩(wěn)定時，將插在發(fā)熱圓盤與散熱圓盤中的熱電偶取出，分別插入金屬圓柱體上的上

7、下兩孔中進行測量?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】1、銅的比熱容 c=393J/(kg)散熱盤P：質(zhì)量m= 909.2 g 半徑RP= 6.5004 cm12345DPcm13.00012.99213.00213.00613.004Hpcm0.7800.7760.7180.7800.776橡膠盤：半徑RB= 6.5002 cm12345DBcm12.96013.04012.96013.06213.000hBcm0.7800.8020.7820.7900.796 穩(wěn)態(tài)時T1、T2的值， T1= 2.84 T2= 1.96412345VT12.882.862.842.822.80VT21.711.711.701.681.67散熱速率：時間s30609012015018