导热系数测量实验报告doc

1、导热系数测量实验报告篇一：导热系数实验报告实验2.8用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告一、实验目的.(1)用稳态平板法测定不良导体的导热系数.(2)利用物体的散热速率求传热速率.二、实验器材.实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表.三、 实验原理.导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热 量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向(设 z方向)进行 时，热传导的基本公式可写为dT。=?入？ (2.8.1)它表示在 出时间内通过dS面积的热量dQ人为导热系数， 它的大小由物体?dT本身的物理性质决定， 单位为 W?1?l它是表征物 质导热性能大小的物理量，式中符号表示热量传递

2、向着温度 降低的方向进行.在图中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜、 铝盘接触，热量由高温铝盘通过待测物 B向低温铜盘传递.若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测板 B的方向传递.那么在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在吸时间内,通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为? （2.8.2）式中，？?例匀质圆板两板面的恒定温差，若把（2.8.2）式写成?Q=?X ?=?入？ （2.8.3）的形式，那么？?便为待测物的导热速率，只要知道了导热速率，由（2.8.3）式即可求由 人.实验中，使上铝盘 A和 下铜盘P分别达到恒定温度？1、？?2

3、,并设？1?2,即热量 由上而下传递，通过下铜盘 P向周围散热.因为？1和？?2不 变，所以，通过B的热量就等于C向周围散发的热量，即 B 的导热速率等于 C的散热速率.因此，只要求生了 C在温 度？?2时的散热速率，就求生了 B的导热速率？?？.因为P的上表面和B的下表面接触，所以 C的散热面积 只有下表面面积和侧面积之和，设为 ？?，而实验中冷却曲 线是C全部裸露于空气中测由来的， 即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为？?全，根据散 热速率与散热面积成正比的关系可得? ?部全?若日全 (2.8.4)式中，？?例？若日面积的散热速率，？?例？?全面积的散热速率.而散

4、热速率？?制部全部?等于(2.8.3)式中的导热速率，这样(2.8.3)式便可写作?=?入？部(2.8.（5）设下铜盘直径为 D,厚度为6,那么有?若B ?全?2=? +?2=2? +? （2.8.6）?由比热容的基本定义c=A ?A ?,得 AQ=cnm ?,故?cmA ?=全(2.8.（7）将（2.8.6）式、（2.8.7）式代入（2.8.4）式得？?+4?=?部 （2.8.8）将（2.8.8）式代入（2.8.5）式得入=?/2 （2.8.9）式中，m为下铜盘的质量，c为下铜盘的比热容.四、实 验内容.（1）用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度6和待 测物厚度L,然后取其平均值.下铜盘质

5、量m由天平测由，其 比热容 c=3.850 M02? kg?C ?1.(2)实验时，先将待测样品放在散热盘 P上面，然后将 发热铝盘A放在样品盘P上方，再调节三个螺栓，使样品盘 的上下两个表面与发热铝盘 A和散热铜盘P紧密接触.(3)将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中，并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝盘上的插座加 以连接.为了保证温度测量的准确性，采用同一个温度传感器测温，在需要测量发热盘 A和散热盘P温度时，采用手动操 作，变换温度传感器的测温对象 .(4)接通电源，在 温度控制”仪表上设置加温的上限温 度.按加热开关，如果仪

6、器上限温度设置为100C,那么当传感器的温度达到100 C,大约加热40分钟后，发热铝盘 A、 散热铜盘P的温度不再上升时，说明系统已达到稳态，这时 每间隔5分钟测量并记录？1和?2的值.(5)测量散热盘在稳态值 ？?2附近的散热速率.移开发热 铝盘A,取下待测盘，并将发热铝盘 A的底面和铜盘P直接 接触，当P盘的温度上升到高于稳态值 ？?2值若干度(区0口 5 C 左右)后，再将发热铝盘 A移开，让散热铜盘 P自然冷却. 这时候，每隔30s记录此时的？?2值并记录.五、实验数据记录与处理表一下铜盘直径、厚度，待测物厚度实验结果记录表下铜盘质量为m=655 g.取平均值，稳态时，？1=102.

7、3C、？?2=79.2C.表三测下铜盘散热速率实验结果记录表利用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率为K=0.02976T?1.由（2.。8.9）式,得待测样品的导热系数为?入=0.20412六、误差分析.（1）系统误差1.由于实验仪器本身存在的缺陷，如加热铝盘的保温性能不佳，导致产生误差.2.未考虑待测样品侧面向周围环境散发 热量所导致的实验误差.3.环境温度改变导致实验中系统难 以达到稳态.（2）偶然误差1.在用游标卡尺测量铜盘和待测盘直径与厚度时，由于人为原因导致的测量不准确.可通过多测几次取平均值的方法 来减小该误差.2.降温过程中观察温度示数时造成的实验误差.七、实验结论.在误差

8、允许范围内，通过稳态平板法测得该待测样品的 导热系数为入=0.204王飞虎 物理学弘毅班 2015301020170篇二：大学物理实验报告-金属导热系数的测量大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：金属导热系数的测量学院名称：机电工程学院专业班级：车辆工程 151班学生姓名：吴倩萍学号：5902415034实验地点：基础实验大楼 D103实验时间：第一周周三下午15: 45开始一、实验目的：用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进 行比较。二、实验仪器：TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。三、实验原理：1882年法国数学、物理学家傅里叶给生了一个热传导的 基本公式一一傅

9、里叶导热方程。该方程表明，取两个垂直于 热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为 T1、T2的平行平面（设T1T2）,若平面面积均为 S,在吸时间内通过面积 S的热量？Q?QT1?T2?S?th?Q(8-2),式中？t为热流量，入为该物质的热导率(又称作 导热系数)。入在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差 1个单 位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是W/o本实验仪器如图所示。在支架 D上先放置散热盘 P,在散热盘 P的上面放上待测样品 B,再把带发热器的圆铜盘 A放在B 上，发热器通电后，热量从 A盘传到B盘，再传到P盘，在 样品B上、下分别有一小孔，可用热电偶测由其温度T1和T2

10、O由式(8-1)可以知道，单位时间通过待测样品 B任一 圆截面的热流量为?QT1?T2?RB2 (8-2)，式中RB为样品半？thB径，hB为样品上、下小孔之间的距离，当热传导达到稳 定状态时，T1和T2的值不变，于是通过 B盘上表面的热流 量与由铜盘P向周围散热的速率相等，因此，可通过铜盘P在稳定温度T3时的散热速率来?Q求生热流量？t。实验中，在读得稳定时的T1、T2和T3后，即可将B盘移去，而使A盘的底面与铜盘 P直接接触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时的值 T3若干摄氏度后，再将圆盘 A移 开，让铜盘P自然冷却，观察其温度T随时间t的变化情况， 然后由此求生铜盘在?TT3的冷却速率？t

11、T?T2,而 mc ?T?t T?T2 ?Q?t （ m为铜盘P的质量，c为铜材的比热容），就是铜盘P在温度为T3时的散热速率。但要注意，这?T样求生的？t是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2ttR2P+2兀RPh其中RP与hP分别为铜盘的半径与厚度）。然而，P在观察测试样品的稳态传热时，P盘的上表面（面积为ttR2P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2?Q?T?mc2?t?t (8-3) P铜盘散热速率的表达式应作如下修正将式(8-3)带入式(8-2),得?mc?T?hB1?2?t?RB (8-4)四、实验内容：1、先将两块树脂圆环套在金属

12、圆筒两端，并在金属圆筒两端涂上导热硅胶，然后置于加热盘 A和散热盘P之间，调节散热 盘P下方的三颗螺丝，使金属圆筒与加热盘 A及散热盘P紧 密接触。2、在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端插入杜 瓦瓶中，热端分别插入金属圆筒侧面上、下的小孔中，并分 别将热电偶的接线连接到导热系数测定仪的传感器I、 n 上。3、接通电源，将加热开关置于高档，放传感器I的温度T1对应的热电势约为 3.5mV时，再将加热开关置于低档， 约 40min。4、待达到稳态时（T1与T2的数值在10min内的变化小于 0.03mV）,每隔2min记录T1和T2的值。5、测量记录散 热盘P的温度T3。6、测量散热盘 P在

13、稳态值T2附近的散热速率：移开加 热盘A,先将两侧温热端取下，再将 T2的测温热端插入散 热盘P的侧面小孔，取下金属圆筒，并使加热盘A与散热盘 P直接接触，当散热盘 P的温度上升到高于稳态 T3的值对 应的热电势约0.2mV时，再将加热盘 A移开，让散热盘 P 自然冷却，每隔30s记录此时的U3值。7、用游标卡尺测 量金属圆筒的直径和厚度，各5次。8、记录散热盘P的直径、厚度、质量。五、数据与结果：铜的比热容：c=0.09197 cal g-1 C -1铜盘质量： m=822 g 直径：2RP=12.75 cm 厚度：hP=0.72 cm 橡胶盘直径：12.95 cm 厚度：0.8 cm 铅棒

14、直径：2RB=3.9 cm 长度：hB=9.0 cm 稳态时T1、T2对应的热电势的数据：稳态时T3对应的热电势 U3= 0.94 mV?U?澈热速率0.002 mv s-1将数据代入公式?mc?T?hB1?2?t?RB可得：入=0.1793 cal cm-1 s-1 C -1=0.75 ¥02 J s-1 m-1 K-1 不确定度 u=62.5%六、误差分析：1.由于实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差等因素所造成； 2.实验中所使用的铝纯度及杂质未知；3.在实验过程中发现，热电偶的两端在插入时深浅对实 验有一定的影响，过程中无法保持在同一深度，故测量的数据可能存在偏差； 4.对

15、于?T的计算方式上，可能存在偏差，分析如下：T未必满足线？t 性关系，故使得计算上存在误差。七、附上原始数据：篇三：实验报告导热系数的测量实验报告用稳态平板法测定不良导体的导热系数物理科学与技术学院 13级弘毅班 吴雨桥2013301020142导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数的数值有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体 测定。测量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动态法两 类。本实验使用稳态法。先利用热源对样品加热，样品内部 的温差使得热量从高温向低温传导，样品内部各点的温度将 随加热快慢和传热快慢的影响而变动；当适当控制实验条

16、件 和和实验参数使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样 品内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以 计算由导热系数。【实验目的】用稳态平板法测定不良导体的导热系数。利用物体的散热速率求传热速率。【实验器材】实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表。【仪 器介绍】本实验装置如图，在支架 D上先后放上圆铜盘 C、待测样品 B和厚底紫铜圆筒 A ,在A的上方用红外灯L加热，使样品 上下表面各维持稳定的温度T1、T2,它们的数值分别用各自的热电偶E来测量，E中的冷端浸入盛于杜瓦瓶 H内的冰 水混合物中，G为双刀双向开关，用以变换上下热电偶的测 量回路，数字式电压表 F用以测量温差电动

17、势。【实验原理】导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热量的过程。当温度的变化只是沿着一个方向（设 z方向）进行时，热传导的基本公式可写为dQ=-入？?/2m为下铜盘的质量，c为下铜盘的比热容，L为匀质圆板 的厚度，D为下铜盘直径，6为下铜盘厚度，T1为上铜盘温 度，T2为下铜盘温度，K为冷却速率。【实验内容】用游标卡尺多次测量下铜盘的直径 D、厚度6和待测物厚 度L ,然后取其平均值。下铜盘质量 m由天平称由，其比热 容 c=3.850*102J*?1.安置圆筒、圆盘时，须使放置热电偶的洞孔与杜瓦瓶、 数字毫伏计位于同一侧。热电偶插入小孔时，要抹些硅油， 并插到洞孔底部，使热电偶测温

18、端与铜盘接触良好。热电偶 冷端插在滴有硅油的细玻管浸入冰水混合物中。根据稳态法，必须得到稳定的温度分布，这就要等待较 长的时间，为了提高效率，可先将红外灯的电源电压升高到180200V,加热约20min后再降至130150V.然后，每隔5min读一下温度 示数，如在一段时间内（如10min）样品上、下表面温度T1、 T2示数都不变，即可认为已经达到稳定状态。记录稳态时T1、T2值后，移去样品，再加热。当下铜盘温度比 T2高由 10c左右时，移去圆筒，让下铜盘自然冷却。每隔 30s读一 次下铜盘的温度示数，最后选取临近 T2的测量数据来求生冷却速率。本实验选用铜-康铜热电偶测温度，温差 100c时，其温 差电动势约为4.0mV,故应该配用量程 010mV,并能精确 到0.01mV的数字电压表。由于热电偶冷端温度为0C,对一定材料的热电偶而言，当温度变化范围不太大时，其温差 电动势（mV）与待测温度（C）的比值为一个常数，因此