不良导体导热系数的测定_5.doc

不 良 导 体 导 热 系 数 的 测 定 班级： ___姓名：____日期：______ 【实验目的】： 1、了解热传导现象的物理过程 2、学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数 3、用作图法求冷却速率。 【实验原理】 1、导热系数 当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导，这种实验称之为热传导。 其中λ就是导热系数。 2、不良导体导热系数的测量 样品为一平板，当上下表面温度稳定在T1、T2，以hB表示样品高度，SB表样品底面积： 由于温差稳定，那么可以用A在T2附近的dT/dt（冷却速率）求出dQ/dt。 根据散热速率与散热面积成正比，则 又根据热容的定义 有 m、hB、RB、HA、T1、T2、都可以由实验测量出准确值，c为已知的常熟，c=0.0883cal/g﹒C,因此，只要求出，就可以求出导热系数，从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。 【实验内容】 一，观察和认识传热现象，过程及其规律 1、用游标卡尺测量A、B两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）； 2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至250V左右进行加热至一定温度（对应T1电压值大约在3.20-3.40mV）； 3、将电压调至125V左右，寻找稳定的温度（电压），使得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV，记录稳定的两个电压值； 4、直接加热A板，使得其温度相对于T2上升10度左右； 5、每隔30s记录一个温度（电压）值，取相对T2最近的上下各6个数据正式记录下来； 二，用逐差法求出铜盘A的冷却速率，并由公式求出导热系数。三，绘出T-t关系图，用作图法求出冷却速率。 四，用最小二乘法进行现行拟合，求出冷却速率和误差，计算导热速率和标准误差。 【数据处理】 几何尺寸测量： 直径（mm） 厚度（mm） 序号 1 2 3 1 2 3 A板 132.16 132.16 132.18 10.30 10.28 10.28 B板 131.92 131.90 131.92 8.10 8.12 8.12 A、B板的几何尺寸测量结果 A质量m=1108.6g，比热容c=0.3709kJ/kgK。 稳定温度（实际是电压值）： T1：2.97mV T2：2.09mV A盘自由散热过程中： 序号 1 2 3 4 5 6 T（用电压，mV） 2.27 2.24 2.21 2.18 2.15 2.12 序号 7 8 9 10 11 12 T（用电压，mV） 2.07 2.04 2.01 1.99 1.96 1.93 自由散热温度（最接近T2的12个） 将导热系数的公式变形为 A盘直径的平均值 B盘直径的平均值 A盘厚度的平均值 B盘厚度的平均值 利用作图得到dV/dt： 从中得到dV/dt=1.56×10-3mV/s 于是计算有： 测量列DA的标准差为 取P=0.68，查表得t因子tP=1.32，那么测量列DA的不确定度的A类评定为 仪器（游标卡尺）的最大允差Δ仪=0.02mm，人读数的估计误差可取为Δ估=0.02mm（一格），于是有 游标卡尺为均匀分布，取P=0.68，故DA的不确定度的B类评定为 于是合成不确定度 类似可以计算得（P均为0.68）：U（DB）=0.04mm，U（hA）=0.05mm，U（hB）=0.04mm。 对于电压V的测量，由于在10min内允许0.03mV的波动，那么就认为U（V1）=U（V2）=0.03mV/3=0.01mV（均匀分布）。 根据ORIGIN作图结果有U（dV/dt）=2.12×10-5mV/s。 由计算公式以及不确定度的传递规律，有 整理后就得到（P=0.95） 于是最终结果表示成 【实验结论】 热学实验中最大的误差是热量的耗散，这导致了在通实验条件下对于热量的测定是很不准确的，这是一个很难避免的系统误差。根据实验过程和公式，知道实验中由测量带来的误差会体现在对物体几何尺寸的测量、温度（电压）的测定（此时把材料的质量、比热容作为常量）、时间的测量上。根据最后的误差传递公式，可以知道根号下各项中，数值最大的是关于V1、V2的一项，也就是对平衡温度的测量（其实对于这个量的误差到底是不是这么算的，我也没想明白）；而对时间的测量上，误差其实是很小的，因为降温速率并不快，差几秒去读数，示数基本没变化。