导热系数的测定

深圳大学物理科学学院导热系数的测定大学物理实验实验原理1、热传导定律SdxdtQx0在t时间内经Ｓ传递的热量为Q：实验原理2、导热系数SdxdtQx0导热系数——表示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。称为导热系数3、稳态法测不良导体的导热系数实验装置示意图~220V~110V电热板发热盘橡胶盘散热板ＱＱＱＫ电风扇散热•当传入样品的热量等于散出的热量时，样品处于稳定导热状态。样品内部的温度不再随着时间变化实验原理样品（橡胶盘）的传热速率为：AhtQB211为样品上表面的温度，2为样品下表面的温度，hB为样品的厚度，A为样品的截面面积。样品（橡胶盘）发热盘散热盘（黄铜盘）截面面积AhB样品实验原理稳态时:传入的热量等于散出的热量202101tqtQ稳态时样品上下表面的温度分别为一定值10和20即，样品的传热速率等于散热盘的散热速率样品实验原理AhtqB2010202AhtQB21202tq202101tqtQ由上式可见，关键是求散热盘的散热速率移开样品，让散热盘自然散热冷却，在温度20附近，散热盘的散热速率可以表示为：202202tmctq实验原理考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同，引入修正系数：cccccccccchDhDtmchRRhRRtmctq2421222202202202222201012421202BBccccRhhDhDtmc于是，导热系数为：实验原理0tE4、温差热电偶的工作原理两种金属接触处由于温度差而产生电动势的现象称为温差电动势，一般情况下，温差电动势近似与两接触端的温度差成正比。检流计0°C冰水加热检流计电压值即为温度示数杜瓦瓶里冰水混合物为冷端；发热盘、散热盘分别与冷端形成两个温差电偶。231记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质量mC，由实验室提供。测量散热板（黄铜板）的冷却速率，计算。实验内容稳态法测橡胶盘上下表面的温度10和20202t构建热传递的稳定状态（1）调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。（2）调整电热板的供电方式,人为控制发热盘的温度在:θ1=3.50±0.03mV（3）每隔2分钟观察散热盘的温度θ2,记录θ1，θ2；若在10分钟内θ2基本保持不变则系统的热传导已达到稳定状态。对最后10分钟内的5次温度分别求平均得θ10，θ20。测量散热板（黄铜盘）的冷却速率202|t（4）用镊子抽出橡胶盘，使发热盘A与散热盘P直接接触，通电使散热板温度比θ20高1mV时立即分离两板，散热盘开始自由冷却，每隔30秒读出散热盘的温度示值2，选择θ20附近前后各四个数据填入记录表，用逐差法进行处理。θ/mV2101801501209060300ｔ／Ｓ用逐差法求冷却速率:42109018060150301200数据记录和处理记录橡胶盘（样品）和黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘（散热板）质量mC。采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为20时的冷却速率，其中t=120s。记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10和20202t1234计算橡胶板的导热系数，并与标准值比较，计算出百分比误差。操作要点1数字电压表调零，注意热电偶接线。实验过程中散热风扇保持开启。2构建稳态环境，10保持在3.50mV±0.03mV范围内，测量203测量黄铜盘的冷却速率时要在20附近。思考题：课后3，5