不良导体热导率的测量.pdf

山东大学实验报告纸

实验题目：不良导体热导率的测量

满分100

姓名：娄春雅学号：201922150275

班级：材料卓越二班实验日期：05.29。

校区：兴隆山校区

。

一、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并用作图法求冷却

速率。

二、实验仪器

主要仪器有：主仪器,自耦调压器,,数字电压表,杜瓦瓶,游标卡尺,

电子秒表

三、实验原理（主要公式，原理图，实验方法等）

本实验采用的是稳态平板法测量不良导体的导热系数。当物体内

部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传递到低温处，这种现

象被称为热传导。傅里叶指出，在dt时间内通过dS面积的热量

dQ，正比于物体内的温度梯度，其比例系数是导热系数

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如上图是不良导体导热系数测量装置的原理图。设样品为一平

板，则维持上下平面有稳定的T1和T2(侧面近似绝热)

在实验中，要降低侧面散热的影响，就需要减小h。因为待测平

板上下平面的温度T1和T2是用传热圆筒A的底部和散热铜盘C

的温度来代表，所以就必须保证样品与圆筒A的底部和铜盘C的

上表面密切接触。实验时，在稳定导热的条件下(T1和T2值恒定

不变)，可以认为通过待测样品盘B的传热速率与铜盘C向周围环

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境散热的速率相等。因此可以通过C盘在稳定温度附近的散热速

率，求出样品的传热速率。

在读取稳态时的T1和T2之后，拿走样品B，让C盘直接与传热

筒A底部的下表面接触，加热铜盘C，使C盘温度上升到比T2高

10℃左右（即温差电动势升高0.42mv左右），再移去传热筒A，

让铜盘C通过外表面直接向环境散热(自然冷却)，每隔一段时间

记下相应的温度值，求出C盘在T2附近的冷却速率。

逐差法处理数据:逐差法是针对自变量等量变化，因变量也做等

量变化时，所测得有序数据等间隔相减后取其逐差平均值得到的

结果。其优点是充分利用了测量数据，具有对数据取平均的效

果，可及时发现差错或数据的分布规律，及时纠正或及时总结数

据规律。它也是物理实验中处理数据常用的一种方法。本实验的

数据是每30秒记录一次温度值，依次为T1、T2、T3……Ti,如果

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计算平均值，如下图式子1实际上只有Tn和T0这两个数据起作

用，这两个数据如有误差，将严重影响结果的准确性，而其它的

数据没有利用，失去了在大量数据中求平均以减小误差的作用。

由误差理论可知，多次测量的算术平均值为最近真值。为避免上

述情况，一般在连续测量等间隔数据时，常把数据分成两组，逐

次求差再算平均值，这样得到的结果就保持了多次测量的优点。

但应注意，只有在连续测量的自变量为等间隔变化，相应两个因

变量之差均匀的情况下，才可用逐差法处理数据。

四、实验内容（实际实验内容，操作步骤，及提高精度措施）

本实验的主要内容为测量橡胶盘的导热系数。

1．观察和认识传热现象、过程及其规律。

(1)用游标卡尺测量铜盘和橡胶盘的直径及厚度，多次测

量，并求出平均值。

(2)熟悉各仪表的使用方法，按原理图连接好仪器。

(3)接通自耦调压器电源，缓慢转动调压旋钮，使红外灯电

压逐渐升高，为缩短达到稳定态的时间，可先将红外灯电压

升到200V左右，大约5min之后，再降到110V左右，然后每

隔一段时间读一次温度值，若10min内T1和T2的示值基本

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不变，则可以认为达到稳定状态。记下稳态时的T1和T2

值。随后移去橡胶盘B，让散热C盘与传热筒A的底部直接接

触，加热