固体导热系数的测定实验报告.doc
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1、学生物理实验报告实验名称 固体导热系数的测定 学 院 专 业 班 级 报告人 学 号 同组人 学 号 理论课任课教师 实验课指导教师 实 验 日 期 报 告 日 期 实 验 成 绩 批 改 日 期 实验目的用稳态法测出不良导热体的导热系数,并与理论值进行比较.实验仪器1. 数字毫伏表一般量程为20mV。3位半的LED显示,分辨率为10uV左右,具有极性自动转换功能。2. 导热系数测量仪一种测量导热系数的仪器,可用稳态发测量不良导体,金属气体的导热系数,散热盘参数实验原理傅里叶在研究了固体的热传定律后,建立了导热定律。他指出,当物体的内部有温度梯度存在时,热量将从高温处传向低温处。如果在物体内部
2、取两个垂直于热传导方向,彼此相距为h的两个平面,其面积元为D,温度分别为,则有=式中为导热速率,为与面积元dS相垂直方向的温度梯度,“”表示热量由高温区域传向低温区域,即为导热系数,是一种物性参数,表征的是材料导热性能的优劣,其单位为W/(mK),对于各项异性材料,各个方向的导热系数是不同的,常要用张量来表示。如图所示,A、C是传热盘和散热盘,B为样品盘,设样品盘的厚度为,上下表面的面积各为=,维持上下表面有稳定的温度,这时通过样品的导热速率为 =在稳定导热条件下(值恒定不变)冰水混合物电源输入调零数字电压表FD-TX-FPZ-II导热系数电压表T2T1220V110V导热系数测定仪测1测1测
3、2测2表风扇ABC图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置图可以认为:通过待测样品B的导热速率与散热盘的周围环境散热的速率相等,则可以通过铜盘C在稳定温度附近的散热速率,求出样品的导热速率。在稳定传热时,C散热盘的外表面积Rc2 +2Rchc,移去A盘后,C盘的散热外表面积因为物体的散热速率与散热面积成正比,所以,由比热容定义,所以,所以,实验步骤1. 用物理天平称出散热盘(铜盘)P的质量m,单次测量,其比热容:C=3.8102J/kgC。2. 用游标卡尺分别测出样品盘(橡皮)B铜盘P的直径和厚度h各测六次,然后取平均值。3. 联线。如实验装置图4-9-1所示,发热盘A和散热盘P的侧面都有供安
4、插热电偶的小孔,放置仪器时,此两孔都应与杜瓦瓶在同一侧。以免线路错乱。将橡皮样品B放入发热盘A与散热盘C之间,在杜瓦瓶中放入冰水混合物,热电偶插入小孔时,要抹上些硅油,并插到洞孔底部,使热电偶测量端与铜盘接触良好。将一对热电偶的热端(红线端)插入到发热盘A的小孔中,冷端插入杜瓦瓶中的细玻璃管中,与导热系数测量仪联接。另一对热电偶的热端插入到散热盘C的小孔中,冷端插入杜瓦瓶中的另一细玻璃管中,与导热系数测量仪联接。它们的输出端分别接在控制面板上的“测1”、“测2”插孔中,通过“测1”、“测2”转换开关接到数字电压表上。mv表输出端短路,调节的调零旋钮,调零、FDFP2II型导热系数电压表并与导热
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