稳态法测量不良导体导热系数

1、1 大学物理实验大学物理实验2实验内容实验内容基本要求基本要求简介简介实验原理实验原理3 ：描述物质热传导性质的一个物理量。描述物质热传导性质的一个物理量。简简 介介 在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态稳态法法测量测量不良导体不良导体热导率。热导率。 通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法,体体会使用参量转换法的设计思想，掌握用热点偶测量温度的会使用参量转换法的设计思想，掌握用热点偶测量温度的

2、方法。方法。一一 热热传导遵循的基本规律传导遵循的基本规律傅立叶定律：傅立叶定律： 传热速率Q/t 与该平面所在处的温度梯度成正比，与平面面积S 成正比。0ddxQTStx 热传导 注：该公式稳态法测量样品热导率的原理公式注：该公式稳态法测量样品热导率的原理公式5二二 稳态法测不良导体的热导率：稳态法测不良导体的热导率：原理公式：原理公式： 稳态稳态：经一段时间后，如果在样品的传热方向各截面经一段时间后，如果在样品的传热方向各截面的传热速率的传热速率Q/t相同，那么样品内部将形成一个相同，那么样品内部将形成一个稳定的温度分布状态。稳态时样品上下温度将各自停留在某个温度。传热速率Q/t 和温度梯

3、度（dT/dt）是一个确定的值。0ddxQTStx 关键关键是使样品内部形成是使样品内部形成稳定的传热状态稳定的传热状态。APBTTQSth 6 找稳态找稳态？接通电源，打开主机底部小风扇，接通电源，打开主机底部小风扇，形成稳定的散热环境，将加热盘供电电形成稳定的散热环境，将加热盘供电电压调到压调到220V，加热，加热10分钟，将加热盘供分钟，将加热盘供电电压调到电电压调到110V，然后，然后5分钟记录一组样分钟记录一组样品上下表面温度，若在品上下表面温度，若在10分钟内，样品分钟内，样品上下表面温度不变，则样品达到稳态，上下表面温度不变，则样品达到稳态，记录（记录（TA，TP ）。7热电偶测

4、温原理：热电偶测温原理： 热电偶是利用温差电效应制成的测温元件，它是由两种不同的金属焊接而成的回路。当两接点a、b的温度不同时，在闭合回路中会产生电动势，该电动势称为温差电动势 。 热电偶测温原理图0 TT实验采用铜康铜热电偶， =4.2mv/100 怎样测温怎样测温度？度？8 稳态时样品内部形成稳定的温度分布，加热盘给样品加热多少热量，就有多少热量通过散热盘散出。 稳态时样品的传热速率稳态时样品的传热速率 = 稳态时散热盘散热速率稳态时散热盘散热速率 注意：注意：稳态时散热盘温度为TP ，且只有下表面和侧面下表面和侧面参与散热。APBTTQSth 9散热盘P P的冷却曲线图 达到稳态后，将样

5、品取下，达到稳态后，将样品取下，让加热盘让加热盘 A 与散热盘与散热盘P 直接接直接接触，给散热盘加热。当散热盘触，给散热盘加热。当散热盘P的温度比的温度比高出若干度后，高出若干度后，移走加热盘移走加热盘A。散热盘。散热盘P向周围向周围散热，在散热盘散热的过程中，散热，在散热盘散热的过程中，每每秒秒记录一次散热盘温度，记录一次散热盘温度，测得散热盘温度随时间变化的测得散热盘温度随时间变化的一组数据，利用该数据组绘制一组数据，利用该数据组绘制冷却曲线。冷却曲线。PPTTQTmctt 0.8mV 0.mV10 所有面所有面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的关系为： 部分面部分面参与散热的散

6、热盘P的散热速率与其冷却速率的关系为：不良导体 B 的热导率为：2PPTTSSQTmcttSS侧侧PPTTQTmctt24122PpBTpAPDhhTmctDh TT D111 1调整仪器装置；调整仪器装置；2 2控制实验条件以使样品尽快达到稳态，控制实验条件以使样品尽快达到稳态，记录此时加热盘和散热盘温度；记录此时加热盘和散热盘温度；3 3测量散热盘的散热过程，测量散热盘的散热过程，记录散热盘温度记录散热盘温度 随时间变化的一组数据。随时间变化的一组数据。12F电压表使用前要调零。电压表使用前要调零。F测量散热盘散热过程前取出样品时，应先切测量散热盘散热过程前取出样品时，应先切断电源并注意防止烫伤。断电源并注意防止烫伤。F做完实验要整理好实验台，关掉所有电源。做完实验要整理好实验台，关掉所有电源。13一、数据记录一、数据记录样品尺寸（见实验台标签）样品尺寸（见实验台标签）稳态时加热盘稳态时加热盘 TA=_，散热盘，散热盘 TP=_散热盘冷却过程散热盘冷却过程12345678 t(s)T（mv）14 1 1在坐标纸上绘制散热盘的