不良导体的热导率.doc
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1、 不良导体得热导率摘要 物体导热性能得好坏,称为物体得热导率。不同得物质,热导率值就是不同得热导率大得称为热得良导体,热导率小得称为热得不良导体。测定不良导体得热导率得方法就是当样品两端达到稳态温度差时,样品得传热速率与散热盘从侧面与底面向周围散热得速率相等为依据。由此测出散热盘在稳定温度时得散热速率,以此求出不良导体得热导率,测量物质热导率得方法有稳态法与动态法两种,它们以傅里叶热传导定律作为基础。 目录1. 实验目得2. 实验仪器3. 实验原理4. 实验内容与步骤5. 注意事项6. 数据及处理7. 问题讨论8. 知识拓展引言:导热系数就是表征物质热传导性质得物理量,就是各类科学研究与工程设
2、计得重要基础参数.迄今为止,尚无法用纯理论得方法,导出物质(特别就是固体)导热系数得精确计算公式.研究材料得导热性质,在科学研究与工程应用中就是一个重要课题,凡联系到新型材料得开发,设备及装置得热设计等方面都离不开它,对于不同材料得不同性质(非金属不良导体;金属良导体)可采用不同得测试研究方法.因此材料得导热系数常需要由实验具体测定。测量导导热系数得方法一般分两类:一类就是稳态法,另一类就是动态法。在稳态法中,先利用热源在待测样品内形成一稳定得温度分布;然后进行测量。在动态法中,待测样品中得温度分布就是随时间变化得,例如呈周期性得变化等。本实验采用稳态法测定不良导体得导热系数。【实验目得】(1
3、) 了解掌握热传导现象得物理过程。(2) 掌握用稳态法测量不良导体热导率得原理及方法.(3) 学会测定橡胶盘得热导率.(4) 体会物理思想与对知识得拓展.【实验仪器】FTCB型热导系数测定仪(温度控制范围:室温-8,温度计精度:、1)、橡胶样品、游标卡尺(精度:、2,量程:0125)、ARA0型电子天平(量程:500g,线性误差:0、01)等。【实验原理】本实验采用稳态法测量橡胶得热导率。测量时对系统加温以使测试样品沿其厚度方向形成温度梯度,热量从高温处传递到低温处,这种现象被称为热传导。根据傅里叶热传导方程,在t时间内通过d面积得热量dQ,正比于物体内得温度梯度,其比例系数为热导率,即d/d
4、t=(dT/dx)dS,在该式子中/为传热速率;dT/d就是与面积S相垂直得方向上得温度梯度;负号表示热量从高温区域传向低温区域;表示物体得热导率,在该实验中样品B在中间,认为本实验中样品侧面得散热量远小于通过样品下表面得散热量,可以近似认为绝热,满足得公式为Q/dt=-(上-T下)BS=(T上T下)/hBDB/其中hB为样品厚度;S为样品圆盘得面积;为样品得直径;T上-T下为样品上、下表面得温度差。 实验时,当传热达到稳定状态时,可以认为加热盘C通过样品 传递得热流量与散热盘向周围环境得散热量相等。因此可以通过散热盘A在稳定温度下时得散热速率/来求出样品得传热速率Qt。在读取稳态时得上与下之
5、后,取走样品,让散热盘A直接与加热盘C接触,加热铜盘,使之温度上升,移开加热盘,让散热盘在电扇得作用下冷却,同时记录A得温度TA随时间t得下降情况,直到TA降至比T下温度低,然后在坐标图上画出冷却曲线,过曲线上得点作切线,则此切线得斜率就就是A盘在T下温度时得冷却速率tTT下.根据热容得定义,有 t=mc dT/d=m铜c铜 T/dt|下,铜与c铜分别为A盘得质量与比热容。对于铜盘A,在达到稳态得过程中,其上表面并未暴露在空气中,散热得外表面积为D/4+DAhA,其中D,hA分别为散热盘A得直径与厚度。移去加热盘C后A盘得散热面积为A2DAhA,考虑到物体得散热速率与她得散热面积成比例,所以稳
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