固體導熱系數的測定實驗報告

1、學生物理實驗報告實驗名稱固體導熱系數的測定學院專業(yè)班級報告人學號同組人學號理論課任課教師實驗課指導教師實驗日期報告日期實驗成績批改日期實驗目的用穩(wěn)態(tài)法測出不良導熱體的導熱系數，并與理論值進行比較.實驗儀器1 .數字毫伏表一般量程為20mV3位半的LED顯示，分辨率為10uV左右，具有極性自動轉換功能。2 .導熱系數測量儀一種測量導熱系數的儀器，可用穩(wěn)態(tài)發(fā)測量不良導體，金屬氣體的導熱系數，散熱盤參數實驗原理傅里葉在研究了固體的熱傳定律后，建立了導熱定律。他指出，當物體的內部有溫度梯度存在時，熱量將從高溫處傳向低溫處。如果在物體內部取兩個垂直于熱傳導方向，彼此相距為h的兩個平面，其面積元為D,溫度

2、分別為Ti和丁2,則有dQ=-.dTdSdtdx式中dQ為導熱速率，d1為與面積元dS相垂直方向的溫度梯度，“一”表示出dx熱量由高溫區(qū)域傳向低溫區(qū)域，九即為導熱系數，是一種物性參數，表征的是材料導熱性能的優(yōu)劣，其單位為W/(mK),對于各項異性材料，各個方向的導熱系數是不同的，常要用張量來表示。如圖所示，AC是傳熱盤和散熱盤，B為樣品盤，設樣品盤的厚度為hB,上下表面的面積各為Sb=hrB,維持上下表面有穩(wěn)定的溫度Ti和T2,這時通過樣品的導熱速率為dQ_.Ti-T2o-,SbdthB在穩(wěn)定導熱條件下(T1和T2值恒定不變)可以認為：通過待測樣品B的導熱速率與散熱盤的周圍環(huán)境散熱的速率相等，

3、則TiFD-TX-FPZ-II導熱系數電壓表圖4-9-1穩(wěn)態(tài)法測定導熱系數實驗裝置圖可以通過銅盤C在穩(wěn)定溫度T2附近的散熱速率竽t毛，求出樣品的導熱速率也。tdt在穩(wěn)定傳熱時，C散熱盤的外表面積冗R2+2冗Rhc,移去A盤后，C盤的散熱外表面積2二R（2-2二RChC因為物體的散熱速率與散熱面積成正比,所以dQ_二Rc(Rc2hc)Rc2hcjQ"dT2二Rc(Rchc),IT_2(Rche)所以，dQmcu由比熱容定義=mc.dT=mClj.Ccu丑，ftdtUUdtRe2hcdT，2(Rehe)dt所以，(Re3dT二R2(Rehc)(Ti-丁2)dt實驗步驟1 .用物理天平稱出

4、散熱盤（銅盤）P的質量其單次測量，具比熱容：e=3.8X_2_10J/kg-oC2 .用游標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 .聯線。如實驗裝置圖4-9-1所示，發(fā)熱盤A和散熱盤P的側面都有供安插熱電偶的小孔，放置儀器時，此兩孔都應與杜瓦瓶在同一側。以免線路錯亂。將橡皮樣品b放入發(fā)熱盤a與散熱盤e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玻璃管中，與導熱系數測量儀聯接。另一對熱電偶的熱端插入到散熱盤C的小孔中，冷端

5、插入杜瓦瓶中的另一細玻璃管中，與導熱系數測量儀聯接。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”轉換開關接到數字電壓表上。mv表輸出端短路，調節(jié)的調零旋鈕，調零、FAFP2-II型導熱系數電壓表并與導熱系數測量儀聯接。4 .根據穩(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K拔至高檔220V,開始加熱，待T1=3.5mv即可將開關改用低檔110V,開風扇，待上升至4.5mv左右時，關電源。通過手控調節(jié)電熱板開關K,K的電壓220v或110v或0v槽，使T1讀數變化在土0.03mv范圍內。然后每隔2分鐘讀一次數字電壓表上

6、的相應溫度示值，如此反復，如在3min內樣品上、下表面溫度、T2示值都不變，即可認為已達到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。將切換開關撥向測2,測出T1、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。實驗數據與結果（1）實驗數據記錄（通的比熱c=0.09197/g。C,比重8.9g/cm，）表2-19散熱盤P:質量967.4g半徑Rp=1/2Dp=12345Dp(cmj)12.89812.89812.89812.89812.898Hp(cmj)0.8980.8980.8980.8980.898表2-20橡膠盤：半徑Rb=1/2Db=cm12345Dp(cmj)12.6821

7、2.68212.68212.68212.682Hp(cmj)0.7260.7260.7260.7260.726表2-21穩(wěn)態(tài)是T1,T2的值（轉換見附錄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）306090120150180210240T2(mV3.7263.6573.6013.5473.4943.4423.3913.341溫度65.464.263.262.361.360.459.558.72.計算人和相對誤差。X由附表一，查到2.27mV對應55.

8、4C,2.20mV對應54c.0.9136*380*7.80(12.962+2*7.80)_55.4-542.3.1415*12.962(12.962+7.80)(2.822.24)相對誤差：=0.263690-210_.餛2的；ihBRB；12"CPR。*©%.；2hcRC= 2.8555%0.020.040.010.010.080.06+7.812.962.822.247.812.962實驗中電壓讀數誤差為a=A，2=0.01mv，游標卡尺的測量誤差為0.02mm實驗結果分析1 .手動控制穩(wěn)態(tài)時，要使溫度穩(wěn)定約1個小時左右；為縮短時間，為了提高效率，可先將電源電壓開關K拔至高檔220V,開始加熱，待T1=3.5mv即可將開關改用低檔110V,開風扇，待上升至4.5mv左右時，關電源。通過手控調節(jié)電熱板開關K,K的電壓220v或110v或0v槽，使工讀數變化在土0.03mv范圍內。然后每隔2分鐘讀一次數字電壓表上的相應溫度示值，如此反復，如在3min內樣品上、下表面溫度不、T2示值都不變，即可認為已達到穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。將切換開關撥向測2,測出T1、T2溫度。（可直接以電動勢值代表溫度值）2 .為使系統(tǒng)周圍環(huán)境保持不變，風扇一直開著。3 .在測試C的散熱速率，取走試樣B之前，一定要先關掉電源，然