固体热导率的测定.docVIP

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研究杜瓦平内放置一定的冰水混合物和放置自来水对硅橡胶热导率影响的测定 实验者: 同组者姓名: 指导老师: 摘要:采用稳态法测量固体热导率时,分别在杜瓦瓶内放置自来水和冰水混合物的情况下,分别测定同一硅胶的热导率。同时对实验结果进行分析,分析者两种情况下对硅胶热导率的测定的影响。 关键词:硅胶热导系数的测定 冰水混合物 杜瓦瓶TC-3型热导率测定仪 稳态法 原理:根据傅立叶方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1和T2(设T1T2)的平行平面,若平面面积均为ΔS,则在Δt时间内通过平面面积ΔS的热量ΔQ满足表达式: (a) 式中k即为该物质的热导率, 为样品的半径,hc为样品的厚度。当热传导率打到稳定状态时,T1和T2的值不变,于是通过样品盘C上表面的热流量与由散热铜盘B向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘B在稳定温度T2时的散热速率来求出热流量ΔQ/Δt。 铜盘B在T2的冷却速率,而稳态时铜盘B散热速率,但要注意:这样求出的是紫铜盘表面全部暴露于空气中的冷却速率,其散热表面速率为(其中与分别为紫铜盘B的半径与厚度).然而,在观察测试样品C的稳态传热是B盘的上表面(面积为)是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速度与他的表面积成正比,则稳态时铜盘B散热速率的表达式做如下修正: (b) 将(b)式代入(a)式,得 (c) 实验主要仪器及用具:TC-3型固体导热系数测定仪、TW-1型物理天平、游标卡尺、硅油、冰水等。 实验基本步骤及数据: 实验前测得的室温t=9.50.5; 散热盘B的直径为,即半径 厚度为 质量 加热盘A的直径为,即半径为 厚度 铜的比热容 数据记录: 一:(杜瓦瓶内放自来水时) (1) 稳态时T1、T2的数据(每隔3分钟记录) i 1 2 3 4 5 平均 T1(mv) 2.49 2.49 2.49 2.49 2.49 2.49 T2(mv) 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 (2)散热速率 T(s) 0 30 60 90 120 150 180 T2(mv) 1.21 1.14 1.07 1.01 0.95 0.90 0.85 0.002 二:(杜瓦瓶内放冰水时) (1) 稳态时T1、T2的数据(每隔3分钟记录) i 1 2 3 4 5 平均 T1(mv) 2.73 2.73 2.73 2.73 2.73 2.73 T2(mv) 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 (2)散热速率 T(s) 0 30 60 90 120 150 180 T2(mv) 1.60 1.52 1.45 1.39 1.33 1.27 1.22 0.002 数据处理: 杜瓦瓶内放自来水时 由作图得=0.002,并且把实验数据代入公式(c)可得: (硅橡胶的热导系数由于材料的特性不同,范围为0.072~0.165W/m*k,本次实验选取硅胶的理论参考值为0.165W/m*k) 杜瓦瓶内放冰水时 由作图得=0.002,并且把实验数据代入公式(c)可得: (硅橡胶的热导系数由于材料的特性不同,范围为0.072~0.165W/m*k,本次实验选取硅胶的理论参考值为0.165W/m*k) 注意事项 事先应在硅胶片上涂摸硅油使在加热时能受热均匀,减少实验误差。 放置电偶的散热圆盘侧面的小孔应与杜瓦瓶同一侧,避免热线电偶相互交叉。 实验中,抽出被测样品室,应先旋松加热圆盘侧面的静定螺钉,样品取出后,小心将加热圆盘降下,使发热盘和散热盘接触,应反之高温烫伤。 实验结果及分析: 定性分析 实验时应事先在硅胶片上涂摸硅油使加热时能受热均匀,减少实验误差,并且把C完全放入AB盘之间让C盘的上下两个表面完全用于导热。 给定的硅胶热导率系数是在12与实际的温度存9.5存在一定差别,使结果存在误差,导致最后的百分差偏大。 给定的值本身就小而且精确度较小,所以最后算出的百分差偏大或偏小,误差较大。 因为本次实验的持续时间较长,最后冰水融化,对实验结果产生一定的影响。 做实验时应先做自来水实验,再做冰水实验,因为冰水使杜瓦瓶变冷,做自来水实验会产生影响。 定量分析 自来水 冰水 E -9.6% 0.6% 通过分析自来水在杜瓦瓶中的实验结果和冰水在杜瓦瓶中测得的实验结果,可得在冰水中百分差较小,且在冰水中

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