不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)劃

不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)計(jì)劃不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)計(jì)劃9/9不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)計(jì)劃不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量（88）姓名：常安學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫J(rèn)識(shí)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的物理過程。學(xué)習(xí)用穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)量不良導(dǎo)體的熱傳導(dǎo)系數(shù)并用作圖法求冷卻速率實(shí)驗(yàn)原理：導(dǎo)熱系數(shù)當(dāng)物體內(nèi)存在溫度梯度時(shí)，熱量從高溫流向低溫，謂之熱傳導(dǎo)或傳熱，傳熱速率正比于溫度梯度以及垂直于溫度梯度的面積，比率系數(shù)為熱導(dǎo)系數(shù)或?qū)崧剩篸QdTdS（1）dtdx不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量厚度為h、截面面積為S的平板形樣品（橡膠板）夾在加熱圓盤和黃銅盤之間。熱量由加熱盤傳入。加熱盤和黃銅盤上各有一小孔，熱電偶可插入孔內(nèi)測(cè)量溫度，兩面高低溫度恒定為T12時(shí)，傳熱和T速率為dQT1T2S（2）dth由于傳熱速率很難測(cè)量，但當(dāng)T1和T2穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)，傳入橡膠板的熱量應(yīng)等于它向周圍的散熱量。這時(shí)移去橡膠板，使加熱盤與銅盤直接接觸，將銅盤加熱到高于T2約10度，爾后再移去加熱盤，讓黃銅盤全表面自由放熱。每隔30秒記錄銅盤的溫度，向到達(dá)其溫度低于T2，據(jù)此求出銅盤在T2周邊的冷卻速率dT。dt銅盤在穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，經(jīng)過其下表面和側(cè)面對(duì)外放熱；而移去加熱盤和橡膠板后是經(jīng)過上下表面以及側(cè)面放熱。物體的散熱速率應(yīng)與它們的散熱面積成正比，dQRR2hdQ（3）dtR2R2hdt式中dQ為盤自由散熱速率。而對(duì)于溫度平均的物體，有dtdQdT（4）mcdtdi這樣，就有dQRR2hmcdT（5）dtR2R2hdt結(jié)合（2）式，可以求出導(dǎo)熱系數(shù)m銅c銅hBRA2hAdT2RB2(T1T2)RAhAdt實(shí)驗(yàn)儀器：散熱銅盤，橡膠盤，銅質(zhì)厚底圓筒，支架，紅外燈，數(shù)字電壓表，雙刀雙擲開關(guān)，熱電偶，杜瓦瓶實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用卡尺測(cè)量A、B盤的厚度及直徑（各測(cè)三次，計(jì)算平均值及誤差）按圖連接好儀器接通調(diào)壓器電源，將電壓調(diào)到200V左右，從零開始緩慢升壓至T1=~將電壓調(diào)到125V左右加熱，來回切換觀察T1和T2值，沒分鐘記一次T1、T2的值，若十分鐘基本不變（變化小于）則認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)態(tài)，記錄下T1、T2值移走樣品盤，直接加熱A盤，使之比T2高10℃，（約mV）；調(diào)治變壓器至零，再斷電，移走加熱燈和傳熱筒，使A盤自然冷卻，每隔30s記錄其溫度，選擇最湊近T2的前后各6個(gè)數(shù)據(jù)，填入自擬表格數(shù)據(jù)辦理：1.銅盤和橡膠盤室溫：t=℃銅盤質(zhì)量：m銅=dA(mm)hA(mm)dB(mm)hB(mm)銅盤的直徑：dA=dAUdA銅盤的厚度：

銅盤比熱容：C銅=kJ(kg.K)123平均值標(biāo)準(zhǔn)差B儀==212P=dA2BAhAB儀=h==UhA212P=hA2B橡膠盤的直徑：dB=dBUdB21dB2

B=儀=2P=B本實(shí)驗(yàn)使用游標(biāo)卡尺測(cè)量銅盤和橡膠盤的直徑，由于直徑的位置很不好掌握，所以在實(shí)質(zhì)操作中會(huì)出現(xiàn)必然的誤差。橡膠盤的厚度：h=hB=儀=BBUhB212P=hB2B以前使用游標(biāo)卡尺都是卡住物體后讀數(shù)，但是在測(cè)量橡膠盤的厚度和直徑時(shí)，由于橡膠自己的資料很軟，發(fā)現(xiàn)卡緊后橡膠會(huì)凹陷變型，使得測(cè)量值偏小;若太松又會(huì)使測(cè)量值偏大，故這里存在較大誤差。2.溫度導(dǎo)熱穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)：V(T1)=V(T2)=①逐差法123456V(T2)(mV)789101112V(T2)(mV)V(T2)(mV)t180sV(T2)V(T2)1.176103mV/st標(biāo)準(zhǔn)差：V2UVV

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2BP=導(dǎo)熱系數(shù)：2m銅c銅hBdA4hAdVW(m.K)dB2(V1V2)dA2hAdtln2m銅c銅lnhBlndA4hAlnV2lndBlndA2hAlntlnV2)(V1U)2UhB)2UdA)216(UhA)2(UV)2UdB)2UdA)2UhA)2Ut)2(((hAV4((4((hBdAdBdAhAt（注意，這一步有誤，請(qǐng)?jiān)俨闀_認(rèn)）合并同類項(xiàng)后得：U)2UhB)2UdA)2UhA)2(UV)2UdB)2Ut)2((2(20(V4(dB(thBdAhAUUhB)2UdA)2UhA)2UdB)2(UV)2(Ut)2(2(20(hA4(dBVthBdAUλ=W(m.K)最后結(jié)果：0.013W(m.K)P=②作圖法由原始數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖得：取兩點(diǎn)得：t=131sV(T2)=t=302sV(T2)=V(T2)~t)Vm()2T(V0306090120150180210240270300330t(s)算得斜率：K=mV/s導(dǎo)熱系數(shù)：λ=W(m.K)③線性擬合法斜率：ntiVitiVi0.00109mV/sk22ntiti不確定度：Uk=mV/s(注意:p=)擬合系數(shù)：r=不確定度：（有誤）UUhB2UdA)2UhA)2UdB2Uk)2W()2(dA20(hA4(dB)(hBk(m.K)最后結(jié)果：0.006W(m.K)P=思慮題：試解析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要因素。答：㈠使用游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑時(shí)，由于直徑的地址不好掌握，故存在必然誤差。㈡做記錄時(shí)秒表暫停，有必然的㈢實(shí)質(zhì)中橡膠盤的側(cè)面也有散熱，橡膠盤的散熱量不完好等于銅盤的散熱量。㈣做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?qū)嶒?yàn)室的環(huán)境的溫度有變化，銅盤的散熱速率不恒定。傅里葉定律dQ（傳熱速率）是不易測(cè)準(zhǔn)的量。本實(shí)驗(yàn)如何巧妙地dt避開了這一難題答：本實(shí)驗(yàn)巧妙地把測(cè)不良導(dǎo)體傳熱速率的問題轉(zhuǎn)變成了測(cè)良導(dǎo)體散熱速率的問題。由于在穩(wěn)態(tài)下橡膠板的傳熱量近似等于銅盤的散熱量，故只需測(cè)出銅盤的散熱量即