導熱系數(shù)的測量實驗報告

1、.導熱系數(shù)的測量【實驗目的】用穩(wěn)態(tài)法測定出不良導熱體的導熱系數(shù)，并與理論值進行比較?！緦嶒瀮x器】導熱系數(shù)測定儀、銅-康導熱電偶、游標卡尺、數(shù)字毫伏表、臺秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待測樣品（橡膠盤、鋁芯）、冰塊【實驗原理】根據(jù)傅里葉導熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個垂直于熱傳導方向、彼此間相距為h、溫度分別為T1、T2的平行平面（設T1T2），若平面面積均為S，在時間內(nèi)通過面積S的熱量免租下述表達式： （3-26-1）式中，為熱流量；即為該物質(zhì)的導熱系數(shù)，在數(shù)值上等于相距單位長度的兩平面的溫度相差1個單位時，單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，其單位是。在支架上先放上圓銅盤P，在P的上面放上待測樣品B，再

2、把帶發(fā)熱器的圓銅盤A放在B上，發(fā)熱器通電后，熱量從A盤傳到B盤，再傳到P盤，由于A,P都是良導體，其溫度即可以代表B盤上、下表面的溫度T1、T2，T1、T2分別插入A、P盤邊緣小孔的熱電偶E來測量。熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通過“傳感器切換”開關(guān)G，切換A、P盤中的熱電偶與數(shù)字電壓表的連接回路。由式（3-26-1）可以知道，單位時間內(nèi)通過待測樣品B任一圓截面的熱流量為 (3-26-2)式中，RB為樣品的半徑，hB為樣品的厚度。當熱傳導達到穩(wěn)定狀態(tài)時，T1和T2的值不變，遇事通過B 盤上表面的熱流量與由銅盤P向周圍環(huán)境散熱的速率相等，因此，可通過銅盤P在穩(wěn)定溫度T2的散熱速率來求

3、出熱流量。實驗中，在讀得穩(wěn)定時T1和T2后，即可將B盤移去，而使A盤的底面與銅盤P直接接觸。當銅盤P的溫度上升到高于穩(wěn)定時的T2值若干攝氏度后，在將A移開，讓P自然冷卻。觀察其溫度T隨時間t變化情況，然后由此求出銅盤在T2的冷卻速率,而,就是銅盤P在溫度為T2時的散熱速率。但要注意，這樣求出的是銅盤P在完全表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為。然而，在觀察測量樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時，P盤的上表面是被樣品覆蓋著的，并未向外界散熱，所以當樣品盤B達到穩(wěn)定狀態(tài)時，散熱面積僅為：?？紤]到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，在穩(wěn)態(tài)是銅盤散熱速率的表達式應作如下修正： (3-26-3)將式（3-26-3）代

4、入（3-26-2），得 (3-26-4)【實驗內(nèi)容】1、 測量P盤和待測樣品的直徑、厚度，測P盤的質(zhì)量。要求：（1） 用游標卡尺測量待測樣品直徑和厚度，各測5次。（2） 用游標卡尺測量P盤的直徑和厚度，測5次，按平均值計算P盤的質(zhì)量。（3） 用電子秤稱出P盤的質(zhì)量、2、 不良導體導熱系數(shù)的測量（1） 實驗時，先將待測樣品放在散熱盤P上面，然后將發(fā)熱盤A放在樣品盤B上方，并用固定螺母固定在機架上，再調(diào)節(jié)三個螺旋頭，使樣品盤的上下兩個表面與發(fā)熱盤和散熱盤緊密接觸。（2） 在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端插入杜瓦瓶中，將熱電偶的熱端分別插入加熱盤A和散熱盤P側(cè)面的小孔中，并分別將其插入加熱盤

5、A和散熱盤P的熱電偶接線，連接到儀器面板的傳感器、上。分別用專用導線將儀器機箱后的接頭和加熱組件圓鋁板上的插座間加以連接。（3） 接通電源，在“溫度控制”儀表上設置加熱的上限溫度。將加熱選擇開關(guān)由“斷”打向“1-3”任意一檔，此時指示燈亮，當打向3檔時，加溫速度最快（4） 大約加熱40分鐘后，傳感器、的讀數(shù)不再上升時，說明已達到穩(wěn)態(tài)，每隔5分鐘記錄VT1和VT2的值（5） 在實驗中，如果需要掌握用直流電位差計和熱電偶來測量溫度的內(nèi)容，可將“窗期切換”開關(guān)轉(zhuǎn)至“外接”，在“外接”兩接線柱 上接上UJ36a型直流電位差計的“未知”端，即可測量散熱銅盤上熱電偶在溫度變化時所產(chǎn)生的電勢差。（6） 測量

6、散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率。移開銅盤A，取下橡膠盤，并使銅盤A 的底部與銅盤P直接接觸，當P盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值VT2值若干度后，再將銅盤A移開，讓銅盤P自然冷卻，每隔30秒記錄此時的T2值。根據(jù)測量值計算出散熱速率。3、 金屬導熱系數(shù)的測量（1） 將圓柱體金屬鋁棒置于發(fā)熱圓盤與散熱圓盤之間。（2） 當發(fā)熱盤與散熱盤達到穩(wěn)定的溫度分布后，T1、T2值為金屬樣品上下兩個面的溫度，此時散熱盤P 的溫度為T3值。因此，測量P盤的冷卻速率為 （3-26-5）由此得到導熱系數(shù)為 (3-26-6)測T3值時可在T1、T2達到穩(wěn)定時，將插在發(fā)熱圓盤與散熱圓盤中的熱電偶取出，分別插入金屬圓柱體上的上

7、下兩孔中進行測量?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】1、銅的比熱容 c=393J/(kg)散熱盤P：質(zhì)量m= 909.2 g 半徑RP= 6.5004 cm12345DPcm13.00012.99213.00213.00613.004Hpcm0.7800.7760.7180.7800.776橡膠盤：半徑RB= 6.5002 cm12345DBcm12.96013.04012.96013.06213.000hBcm0.7800.8020.7820.7900.796 穩(wěn)態(tài)時T1、T2的值， T1= 2.84 T2= 1.96412345VT12.882.862.842.822.80VT21.711.711.701.681.67散熱速率：時間s30609012015018