实验310测量不良导体的导热系数

1、（实验中以传热率等于散热（1）3-7实验目的】了解稳态的概念和实现稳态的思想和方法。深刻理解稳态平板法测量材料导热系数的实验设计思想率为判别依据），掌握实验方法。掌握通过散热速率测量传热速率、测量冷却速率求散热速率的间接测量思想。了解运用理论分析和实验观测确定实验的最佳条件和参数的基本方法。介绍热电偶的基本知识，熟练掌握电测温度的方法。学会用逐差法求直线斜率。学会用电子秒表测量时间。实验原理】热传导也叫导热，它是指物体个部分之间或不同物体之间直接接触时由于物质分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而产生的热量传递现象。热传导是靠物体内部存在的温度梯度使热量从高温区域向低温区域传递的过程。在热传导

2、过程中，物体各部分的温度不随时间而变化稳态导热。在稳态导热过程中，每一个物质单元流出和流入的热量均相等热平衡。1882年法国数学家、物理学家约瑟夫傅里叶研究得出了一个热传导的基本公式傅里叶方程式，即：里=九亠St其中h、S分别为待测物体的沿热传导方向上的高和面积，九为导热系数。由于热平衡时每一个物质单元流出和流入的热量均相等，则：Q二mc00=02而在本实验中加热时是一面受热，散热时是上下两面，这样上式应修改为：Q0兀R2+2兀Rh0R+2hn_n=mcccc=mccj（2）02兀R2+2兀Rh02R+2hccccc将（2）式代入（1）式得：1（3）A0R2hh1二mc(cj)-(-_)二2m

3、c0At2R2h0-0R20At(D2hCC12BCcrh)BD2B1（3）3）式可改写为：,二2mc0At.D-dr1（3）1（3）实验内容】（1）用游标卡尺测量待测样品和散热盘的直径和高度，用天平称出散热盘的质量，各测量5次。（2）安装、调整、熟悉整个实验装置。安放加热盘和散热盘两铜盘时，须使插入热电偶的小孔与杜瓦瓶、数字电压表位于同一侧。调节散热盘下面的三个螺旋测微头，使待测样品的上下表面恰与加热盘和散热盘紧密接触。热电偶热端沾些硅油插入孔，直至孔底，保证热电偶热端与铜盘接触良好。热电偶冷端插入杜瓦瓶中灌少量硅油的细玻璃管内，浸入冰水混合物中。（）通电加热。为缩短达到稳态传热的时间，先用

4、电压加热约左右，然后转换为电压加热，每隔左右记录一次加热盘和散热盘的温度值（数字电压表的读数）。加热过程中打开散热盘下面的微型轴流式风扇，以形成一个稳定的散热环境。若连续内样品上、下表面的温度保持不变（电压表读数末位数相差），可以认为达到稳定状态，记下此时样品上、下表面的温度值和。（）取出样品，使加热盘与散热盘直接接触，再加热。当散热盘温度比稳态时的高出约C（电压表读数约增加）时，停止加热，并立即移去加热盘，让散热盘开始自然冷却，并马上每隔记录一次散热盘的温度值，直到电压表读数比稳态时低约为止。【数据记录及处理】1测量待测样品和散热盘的直径、高度和质量表1基本量测量数据表12345平均值uAu

5、BuCD/mmB129.82129.78129.78129.80129.82129.800.020.0090.02h/mmB4.984.925.005.004.984.9760.020.0150.03D/mmC129.82129.78129.78129.80129.82129.800.020.0090.02h/mmC7.667.647.567.427.647.5840.020.0120.02m/g877.0877.000.20.2.求冷却速率1）作图法处理实验数据，E3.85mv,E2.97mv,12表2测量冷却速率数据表0306090120150180210240270300330360E/

6、mv23.363.293.223.153.093.032.972.912.852.802.752.692.64y=-0.002x+3.3385vm/U图1冷却曲线图R2=0.9974100200t/s300400A77由上图知直线方程：斜率表示5三的大小，单位为，即冷t将以上数据代入下式，即可得出导热系数、cED+4h)九，2mc0t.D+2hh)BIE-E丿121兀D2B(129.80+4x7.584)mm4.976mm，2x877.0gx385J/(kg-K)x0.002mv/sxCCC(129.80+27.584)mm(3.85-2.97)mv兀x129.802mm却速率。2逐差法处理实

7、验数据，选取邻近温度前后各组测量数据，用逐差法求温度时散热盘的冷却速率。表3冷却速率数据表6090120150180210240270E/mv23.223.153.093.032.972.912.852.80E，(E-E)/mvi，4i_EEt3.求出待测样品的导热系数及其不确定度，0.159w/(m-K)122卫九、(、(、(、/入、b=L(,)2+(,)2+(,)2+(,)2+(,)22入mmAEAEAtAtDDChhCCC=0.003w/(mK)久二(0.159土0.003)w/(mK)结果表示为：Iu二2%r【实验注意事项】1实验装置呈装配式，实验中又需要不断变换，操作必须小心谨慎。2放加热盘、散热盘时，将其小孔与保温瓶在同一侧，以免热电偶引3热电偶测温点必须与被测物体接触良好。4实