导热系数的测定(完整版)

1 深深 圳圳 大大 学学 实实 验验 报报 告告 课程名称 课程名称 大学物理实验 一大学物理实验 一 实验名称 实验名称 实验实验 14 导热系数的测定导热系数的测定 学院 学院 专业 专业 课程编号 课程编号 组号 组号 指导教师指导教师 报告人 报告人 学号学号 实验地点实验地点 实验时间 实验时间 年年 月月 日日 实验报告提交时间 实验报告提交时间 年年 月月 日日 得分得分教师签名教师签名批改日期批改日期 2 一 实验目的一 实验目的 1 掌握用稳态法测量不良导体的导热系数的方法 2 了解物体散热速率和传热速率的关系 3 理解温差热电偶的特性 二 实验原理 1 热传导定律 S dx d t Q x 0 2 导热系数概念 等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时 在单位时间内通过单位面 积所传递的热量 单位是瓦 米 1 开 1 W m 1 K 1 导热系数是反映材料的导热性能的重要参 数之一 3 稳态法 通过控制热源传热在样品内部形成稳定的温度分布 而进行的测量 测不良导体的导热 系数的方法 4 散热板自由冷却与稳态时 由于散热面积不同因而要引入修正系数 CC CC CCC CCC hD hD hRR hRR 2 4 2 1 22 2 2 2 5 温差热电偶的工作原理 3 四 实验器材 实验器材 1 1 测量仪器 测量仪器 仪器名称仪器名称型号型号精确度精确度零值误差零值误差 数字电压表 停表 2 2 其它仪器 其它仪器 发热盘 传热筒 杜瓦瓶 温差电偶 待测橡胶样品 6 五 实验内容和步骤 1 橡胶盘 黄铜盘直径 高度 黄铜盘质量 m 数据由实验室提供 CCBB hDhD 2 稳态法测传热板 散热板的温度 10 20 3 测量散热板 黄铜盘 的冷却速率 计算 202 t 操作要点 操作要点 1 导热系数测定仪的使用 数字电压表调零 热电偶接线 2 构建稳态环境 保持在 3 50mV 0 03mV 范围内 测量 10 20 3 测量黄铜盘的冷却速率 保持稳态时散热板的环境 a 电风扇一直工作 b 附近的冷却速率 20 7 12 六 数据记录 六 数据记录 组号 姓名 1 记录橡胶盘 黄铜盘的直径 高度 DB Hb DC HC 记录相应结果 测量次数12345平均值所用测 量仪器 橡胶盘直径 DB 橡胶盘高 Hb 黄铜盘直径 DC 黄铜盘高度 HC 2 选择 20前后四个数据记如下表 并采用逐差法求散热盘 P 在温度为 20时的冷却速率 t 2 20 其中 t 120S T s03060 90 120 150 180 210 2 mV 七 数据处理七 数据处理 1 原始数据必需重新抄入实验报告数据处理部分的正文中 再进行具体处理 注意各测量量的 单位 2 采用逐差法求黄铜盘在温度为时的冷却速率 t 120 S 20 202 t 1 4 计算橡胶板的导热系数 与标准值比较 并给出 测量结果 kmW 16 0 5 给出实验结论 测量结果参考值 测量结果参考值 1 DB hB DC hC测量参考值 橡胶板直径 131 77 mm 橡胶板厚度 8 25 mm B D B h 黄铜盘直径 130 02 mm 黄铜盘厚度 7 66 mm C D C h 黄铜盘质量 m 896 2 g 黄铜比热 C 3 77 102 J kg k 2 稳态法测 10 20 3 50 mv 1 82 mv 10 20 3 采取逐差法求黄铜盘冷却速率 t 120 S 202 t T s0306090120150180210 mv 2 2 082 001 931 851 791 721 661 61 smv t mv 0023 0 120 27 0 27 0 4 61 1 85 1 66 1 93 1 72 1 00 2 79 1 08 2 202 4 橡胶板导热系数参考值 1 155 0 1 2 4 2 1 2 2010 202 kmW R h hD hD t mc B B CC CC 5 与标准值的比较 1 3 100 标 标 E 1 采用逐差法求散热盘 P 在温度为 20时的冷却速率 t 2 20 其中 t 120S 2 计算橡胶的导热系数 并与橡胶的导热系数 标准值0 26W m K比较 计算百分比误差 并给出 测量结果 思考题思考题 1 1 导热系数的物理意义是什么 导热系数的物理意义是什么 导热系数是单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度 是反映材料导热性能的重要参数之 一 其值等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时 在单位时间内通过单位面积所 传递的热量 单位是瓦 米 1 开 1 W m 1 K 1 1 2 2 实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数 实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数 稳态法 具体描述略 3 3 测 测要满足哪些条件 在实验中又如何保证 要满足哪些条件 在实验中又如何保证 1 测 系统要处于稳定态 即这两个温度在十分钟内保持不变 并且 10 20 10 人为控制在 20 10 mv 03 0 50 3 2 测量散热板在附近的冷却速率 20 4 4 试述稳态法测不良导体导热系数的基本原理 试述稳态法测不良导体导热系数的基本原理 通过当达到稳态时待测样品的传热速率和散热盘向侧面和下面的散热速率相同的原理推导得出 5 5 讨论本实验误差因素 并说明测量导热系数可能偏小的原因 讨论本实验误差因素 并说明测量导热系数可能偏小的原因 A 样品表面老化 影响传热 B 加热板 样品 散热板之间有缝隙 影响传热 C 热电偶热端与发热盘和散热盘接触不良 应粘些硅油插入小孔底部 等等 6 6 测冷却速率时 为什么要在稳态温度 测冷却速率时 为什么要在稳态温度附近选值 附近选值 20 A 当散热板处在不同温度时 它的散热速率不同 与本体温度 环境温度都有关 B 在实验中 当系统处于稳态时通过待测样品的传热与散热盘向侧面和下面的散热率相同 所 以测冷却速率要在稳态温度附近 20 7 7 本实验的热电偶测温度为什么不用定标就能代入公式计算 能否不用数字电压表而用其它电 本实验的热电偶测温度为什么不用定标就能代入公式计算 能否不用数字电压表而用其它电 1 表仪器来测热电偶电压值 代入公式求导热系数而不影响结果 举例说明 表仪器来测热电偶电压值 代入公式求导热系数而不影响结果 举例说明 在所测温度范围内 直流数字电压表测得的温差电动势与待测温度成线性关系 即那 E 么 所以不用定标就可以代入公式 201020102010 EE E 可以采用与电阻串联的电流表 灵敏电流计 因为 2010201020102010 II I R E R E R E EE E 指导教师批阅意见 成绩评定 预习预习 20 分 操作及记录操作及记录 40 分 数据处理数据处理 25 分 结果与讨结果与讨 论 论 5 5 分 分 思考题思考题 10 分 报告整体报告整体 印印 象象 总分总分 1 注 1 报告内的项目或内容设置 可根据实际情况加以调整和补充 1 六 数据记录 六 数据记录 组号 姓名 3 记录橡胶盘 黄铜盘的直径 高度 DB Hb DC H