固体热导率测定.doc

研究杜瓦瓶内放置一定的冰水混合物和杜瓦瓶内放置一定的自来水对硅橡胶热导率测定的影响实验者： 同组实验者：摘要：采用稳态法测量固体热导率时，分别在杜瓦瓶内放置自来水和冰水混合物的情况下，分别测定同一硅橡胶的热导率。同时对实验结果进行分析，研究杜瓦瓶内放置一定的冰水混合物和杜瓦瓶内放置一定的自来水对硅橡胶热导率测定的影响。关键词：硅橡胶导热系数测定 冰水混合物 引言：原理：根据傅里叶方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1和T2(设T1T2)的平行平面，若平面面积均为S，则在t时间内通过面积S的热量Q满足表达式： （a） 式中即为该物质的热导率，也称导热系数。Rc为样品的半径，hc为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，T1和T2的值不变， 于是通过样品盘C上表面的热流量与由散热铜盘B向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘B在稳定温度T2 时的散热速率来求出热流量。铜盘B在T2 的冷却速率，而稳态时铜盘B散热速率,但要注意：这样求出的是紫铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为（其中RB与hB分别为紫铜盘B的半径与厚度）。然而，在观察测试样品C的稳态传热时，B盘的上表面（面积为）是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时铜盘B散热速率的表达式应作如下修正： （b） 将式（b）代入式（a），得 （c） 实验主要仪器及用具：TC3型固体导热系数测定仪、FB2型气体导热系数测定仪、TW1型物理天平、游标卡尺、硅油和冰水等。实验基本步骤及数据：实验前测得室温t=17.50.5;散热盘B的直径为2RB=130.000.02，即半径RB=65.000.01，厚度为hB=7.020.02,质量mB=840.520.10g;加热盘A的直径为2=130.100.02，即半径=65.050.01。厚度=8.3420.02；铜的比热容c =385.06J/（KgK）。数据记录：一：（杜瓦瓶内放自来水时）稳态时T1、T2的数据（每隔3分钟记录）i12345平均T1（mV）2.822.812.802.792.792.81T2（mV）1.451.441.431.421.421.43冷却速率 t（s）0306090120150180(mV/s)T2（mV）1.431.371.311.261.211.171.130.0017 冷却速率图象分析如下：二：（杜瓦瓶内放冰水混合物时）稳态时T1、T2的数据（每隔3分钟记录）i12345平均T1（mV）2.922.912.902.892.882.90T2（mV）1.581.571.571.561.551.57冷却速率 t（s）0306090120150180(mV/s)T2（mV）1.561.491.431.381.331.291.250.0017 冷却速率图象分析如下：数据处理：（1）：（杜瓦瓶内放自来水） （1-1） =R （1-2） 把(1-1)带入（1-2）得： (硅橡胶的导热系数由于材料的特性不同，范围为0.0720.165W/mK。本实验的硅橡胶导热率在285K（12）左右时= 0.165W/mK)E=9.1%（2）：（杜瓦瓶内放冰水混合物） (2-1) =R （2-2）把(2-1)带入（2-2）得： E=6.1%【注意事项】1放置热电偶的散热圆盘侧面的小孔应与杜瓦瓶同一侧，避免热电偶线相互交叉。2试验中，抽出被测样品时，应先旋松加热圆筒侧面的紧定螺钉。样品取出后，小心将加热圆筒降下，使发热盘与散热盘接触，应防止高温烫伤。实验结果及分析：1：在实验中，在把待测盘C放入A盘和B盘之间时，因为C盘的直径理论上都小于A盘和B盘的直径，所以要把C盘完全放入AB盘，让C盘的上下两表面积面积完全用于导热，不能让C盘露在外面，从而使实验存在操作误差。2：在分别作杜瓦瓶内放自来水和杜瓦瓶内放冰水混合物下测硅橡胶热导率实验是，应该先做杜瓦瓶内放自来水的实验，后作杜瓦瓶内放冰水混合物的实验。因为如果现在冰水混合物的实验，则杜瓦瓶内已经达到0，再加入自来水后，温度一定比自来水的温度低，这样实验结果将很难讨论杜瓦瓶内放自来水和杜瓦瓶内放冰水混合物下对测硅橡胶热导率的影响。3：因为本实验用时比较长，在做杜瓦瓶内放置自来水时是中午，做杜瓦瓶内放置冰水混合物时快晚上了，所以温度的化对实验结果有很大的影响。实验时，应该关闭门窗，把空调调到一个固定温度不变。4：在杜瓦瓶内放冰水混合物和杜瓦瓶内放自来水的实验结果来看，两个实验数据部同的地方是T1和 T2。从实验的数据来看，杜瓦瓶内放冰水混合物的情况下测得的T1和 T2要比杜瓦瓶内放自来水测得的T1和 T2要大。而且杜瓦瓶内放冰水混合物的情况下测得的T1T