大学物理实验导热系数的测定.ppt

导热系数的测定,大学物理实验,实验原理,1、热传导定律,在t时间内经传递的热量为Q：,实验原理,2、导热系数,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-1K-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,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：,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。,实验原理,稳态时:传入的热量等于散出的热量,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,实验原理,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：,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：,于是，导热系数为：,实验原理,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,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。,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,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:,1=3.500.03mV,（3）每隔2分钟观察散热盘的温度2,记录1，2；若在10分钟内2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10，20。,测量散热板（黄铜盘）的冷却速率,（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20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20附近前后各四个数据填入记录表，用逐差法进行处理。,/mv,210,180,150,120,90,60,30,0,用逐差法求冷却速率:,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,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,思考题：课后 3，5，6,