导热系数的测定-深圳大学物理教学示范中心.ppt

导热系数的测定 大学物理实验 实验原理 1、热传导定律 实验原理 2、导热系数 实验原理 实验原理 实验原理 实验原理 实验原理 实验内容 构建热传递的稳定状态 测量散热板（黄铜盘）的冷却速率 数据记录和处理 操作要点 深圳大学物理科学学院 在?t时间内经?Ｓ传递的热量为?Q： 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 ~ 220 V ~ 110 V 电热板 发热盘 橡胶盘 散热板 Ｑ Ｑ Ｑ Ｋ 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 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。 样品（橡胶盘） 发热盘 散热盘（黄铜盘） 截面面积A hB 样品 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 样品 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： 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： 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。 2 3 1 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?。 稳态法测橡胶盘上下表面的温度?10 和?20 （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。 （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/mv 210 180 150 120 90 60 30 0 ｔ／Ｓ 用逐差法求冷却速率: 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 1 2 3 4 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。