南昌大学金属的导热系数.doc

南昌大学物理实验报告 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： 信息工程学院 专业班级： . 学生姓名： 学号： . 实验地点： 座位号： . 实验时间： 一、实验目的： 用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行对比。 二、实验原理： 导热系数（热导率）是反映材料导热性能的物理量。设一粗细均匀的圆柱体横截面积为，高为。经加热后，上端温度为，下端温度为，，热量从上端流向下端。热传递达到动态平衡时，整个导体呈热稳定状态。热传递方程（1） 将待测样品夹在加热盘与散热盘之间，且设热传导已达到稳态。由（1）式可知，加热盘的传热速率为?（2） 为样品的直径，为样品的厚度。 散热盘的散热速率为?（3） 为散热盘材料的比热，为散热盘的质量，表示散热盘在温度是时的冷却速率。（2）、（3）两式右边相等：???（4） ?????????在读取稳态温度、后。将样品盘抽走，用加热盘与散热盘直接接触，给散热盘加热，使散热盘的温度升高到高于的某个适当值；然后再移开加热盘，让散热盘在空气中作自然冷却，每隔一定的时间测一次温度值，即可求出在附近的冷却速率。? 用温差电偶将温度测量转化为电压测量、使用两对相同的铜—康铜热电偶，相同，它们的冷端均放在浸入冰水混合物的细玻璃管中，也相同。当两个热端分别接触加热盘和散热盘时，可得样品上下表面的温度分别为：，，所以这样，式（5）可以写为??（6） ???? 实验仪器： 导热系数测定仪（TC—3）、杜瓦瓶 实验内容和步骤： （1）先将树脂圆环套在金属圆筒底端，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）在杜瓦瓶中放入水中，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，并分别将热电偶的的接线连接到导热系数测定仪的传感器I、II上。 （3）接通电源，将加热开关置于高档，知道达到设定值100，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）测量散热盘P在稳态值T2附近的散热速率，移开加热盘A，先将两测温热端取下，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T2的值约0.2mV左右时，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T3值。 （6）记录散热盘P的直径、厚度、质量。 五、实验数据与处理 铜的比热：0.0919 铜盘质量：810 g 铜盘直径：12.77 cm 铜盘厚度：0.71 cm 橡胶盘直径:12.95 cm 橡胶盘厚度：0.8 cm 铝棒直径：3.9 cm 铝棒长度：9.0 cm 1 2 3 4 5 6 平均值 U1/mV 2.16 2.18 2.19 2.22 2.22 2.23 2.20 U2/mV 1.95 1.97 1.99 2.07 2.08 2.01 2.01 T3=1.8mV 时间/s 30 60 90 120 150 180 210 240 U3/mV 1.90 1.81 1.80 1.79 1.76 1.74 1.73 1.72 =0.241*(72.675)/(32.345)=0.526 六、误差分析： 1、无法准确确定达到稳态 2、测温元件的测量误差 3、实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差 4、使用的铝纯度及杂质未知 思考题： 采用温差电偶测量温度的原理是什么？ 把两种不同的金属丝彼此熔接，组成一个闭合回路。若两接点保持在不同的温度?和?下，则会产生温差电动势，回路中有电流。如果将回路断开（不在接点处），虽无电流，但在断开处有电动势。 具体分析本实验产生误差的原因可能有哪些。 1、无法准确确定达到稳态 2、测温元件的测量误差 3、实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差 4、使用的铝纯度及杂质未知 散热盘下方的轴流式风机起什么作用？若它不工作实验能否进行？ 降；能。 八、附上原始数据：