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文档简介
用穩態平板法測量
不良導體導熱係數實驗目的1．學習測量不良導體導熱係數的方法;2．利用物體的散熱速率求傳熱速率.儀器及用具電位差計、杜瓦瓶、紅外燈、調壓器、溫差電偶,溫度計、銅質厚底圓盤、銅盤支架、待測樣品等.儀器裝置12345電位差計杜瓦瓶U1U26實驗原理根據傅裏葉導熱方程式,對於一個厚度為h、面積為S的平板,維持上、下兩面有穩定的溫度T1和T2(設T1>T2),側面絕熱,則在時間
t內通過面積S的熱量
Q滿足下列關係式式中
為導熱係數,單位為W/(m.k).設圓盤樣品的半徑為R,厚度為h,上式可以改寫為當傳熱達到穩定狀態時,T1和T2的數值不變,於是通過樣品上表面的熱流量與下表面由圓銅盤4向周圍環境散熱的速率相等.因此,可通過圓銅盤4在穩定溫度T2時的散熱速率求出熱流量.實驗中,在T1和T2穩定後,即可將樣品盤移去,而使圓筒2與圓銅盤4直接接觸.當圓銅盤4的溫度上升到高於穩定時的數值T2若干攝氏度後,再將圓筒2移開,讓圓銅盤自然冷卻.觀測其溫度T隨時間t的變化情況,然後由此求出銅盤在T2的冷卻速率,而(m為圓銅盤4的品質、c為其比熱容)就是圓銅盤在溫度T2時的散熱速率.但是,由於這樣求出的
T/
t是圓銅盤全部表面暴露於空氣中的冷卻速率,其散熱表面積為(其中RP與hP分別為圓銅盤4的半徑與厚度).實驗中,在觀測樣品穩態傳熱時,圓銅盤4的上表面是被樣品覆蓋著的.考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比,則穩態時銅盤散熱速率的運算式應修正為將(3)式代入(2),得安放圓筒、圓盤時,須使放置熱電偶的洞孔與杜瓦瓶、電位差計位於同一側.為使熱電偶測溫端與銅盤接觸良好,熱電偶插入小孔時,要抹上一些矽油,並插入洞孔底部,熱電偶冷端插入冰水混合物中盛有矽油的細玻璃管內.注意事項實驗方案設計1.怎樣測量溫度？本實驗為什麼
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