不良導體導熱率的測量

關于不良導體導熱率的測量預備知識實驗原理操作指南基本要求簡介第2頁,共16頁，2024年2月25日，星期天簡介

熱導率（導熱系數(shù)）是反映材料導熱性能的物理量。在科學實驗和工程技術中對材料的熱導率常用實驗的方法測定。大體上分為穩(wěn)態(tài)法和動態(tài)法。本實驗采用穩(wěn)態(tài)法測量不良導體熱導率。通過實驗我們可以加深對熱傳導規(guī)律的理解，體會使用參量轉換法的設計思想，掌握用溫度傳感器測量的方法。返回第3頁,共16頁，2024年2月25日，星期天預備知識熱傳導定律:如果熱量沿著x方向傳導，那么在x軸上任意位置x0處取一個垂直截面△S（如圖），以表示在x處的溫度梯度，以表示在該處傳熱率（單位時間通過截面△S的熱量），第4頁,共16頁，2024年2月25日，星期天式中負號表示熱量從高溫區(qū)向低穩(wěn)區(qū)傳導（即傳導的方向與溫度梯度的方向相反）。式中比例系數(shù)極即為熱導率，亦稱導熱系數(shù)。那么熱傳導定律可以表示成返回第5頁,共16頁，2024年2月25日，星期天設計思路

本實驗的關鍵是給樣品造成一個穩(wěn)定的傳熱狀態(tài)（如圖）在此狀態(tài)下，溫度梯度T1、T2是樣品上下表面的穩(wěn)定溫度，h是樣品的厚度。第6頁,共16頁，2024年2月25日，星期天樣品的傳熱速率熱導率返回第7頁,共16頁，2024年2月25日，星期天操作指南一、實驗裝置測溫電路AD5905K

測量端第8頁,共16頁，2024年2月25日，星期天二、操作步驟

1.用游標卡尺測量樣品和銅板的幾何尺寸。2.安裝儀器，連接電路。3.接通電源，加熱。將輸出電壓調至180V，每隔3分鐘讀一次溫度數(shù)值和，若在5分鐘內，樣品上下表面的溫度基本保持不變，可認為達到穩(wěn)定傳熱狀態(tài)，記下此時的和第9頁,共16頁，2024年2月25日，星期天4.抽出樣品，讓加熱筒貼近散熱盤繼續(xù)加熱待下銅板的溫度上升到比T2高10°左右，移去加熱筒，讓下銅板自然冷卻，每隔30秒記錄一次溫度值，直至下銅板溫度降到比T2低10°左右。返回第10頁,共16頁，2024年2月25日，星期天三、注意事項1.實驗過程中不要接觸紅外燈和加熱筒，以免燙傷。2.電源加熱電壓不要超過200V，以免燒焦樣品。3.測溫電路電源電壓一般不超過5V，否則可能燒壞AD590。返回第11頁,共16頁，2024年2月25日，星期天基本要求一、數(shù)據(jù)記錄散熱銅盤質量m=_____________Kg黃銅的比熱c=________________穩(wěn)定狀態(tài)時T1=_____，T2=_____第12頁,共16頁，2024年2月25日，星期天樣品尺寸12354DP(cm)hP(cm)DB(cm)hB(cm)平均t(s)

T(K)12345678……散熱銅板冷卻過程第13頁,共16頁，2024年2月25日，星期天

二、要求1.用作圖法求出散熱銅板的冷卻速率。2.計算樣品的熱導率，并與標準值

比較。

0：熱導率的參考值（273K）時，

0=0.140W/(m·K)返回第14頁,共16頁，2024年2月25日，星期天