導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑梅€(wěn)態(tài)法測(cè)定出不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。【實(shí)驗(yàn)儀器】導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀、銅-康導(dǎo)熱電偶、游標(biāo)卡尺、數(shù)字毫伏表、臺(tái)秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待測(cè)樣品（橡膠盤、鋁芯）、冰塊【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個(gè)垂直于熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為h、溫度分別為t1、t2的平行平面（設(shè)t1t2），若平面面積均為s，在時(shí)間內(nèi)通過面積s的熱量免租下述表達(dá)式： （3-26-1）式中，為熱流量；即為該物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，在數(shù)值上等于相距單位長(zhǎng)度的兩平面的溫度相差1個(gè)單位時(shí)，單位時(shí)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(cè)樣品b，再把

2、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(dǎo)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(cè)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(shí)間內(nèi)通過待測(cè)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(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，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的散熱速率來求出

3、熱流量。實(shí)驗(yàn)中，在讀得穩(wěn)定時(shí)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(dāng)銅盤p的溫度上升到高于穩(wěn)定時(shí)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(shí)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(shí)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(cè)量樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，p盤的上表面是被樣品覆蓋著的，并未向外界散熱，所以當(dāng)樣品盤b達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，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(dá)式應(yīng)作如下修正： (3-26-3)將式（3-26-3）代入

4、（3-26-2），得 (3-26-4)【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、 測(cè)量p盤和待測(cè)樣品的直徑、厚度，測(cè)p盤的質(zhì)量。要求：（1） 用游標(biāo)卡尺測(cè)量待測(cè)樣品直徑和厚度，各測(cè)5次。（2） 用游標(biāo)卡尺測(cè)量p盤的直徑和厚度，測(cè)5次，按平均值計(jì)算p盤的質(zhì)量。（3） 用電子秤稱出p盤的質(zhì)量、2、 不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量（1） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將待測(cè)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(jī)架上，再調(diào)節(jié)三個(gè)螺旋頭，使樣品盤的上下兩個(gè)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a

5、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(dǎo)線將儀器機(jī)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(shè)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(shí)指示燈亮，當(dāng)打向3檔時(shí)，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(shí)，說明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，每隔5分鐘記錄vt1和vt2的值（5） 在實(shí)驗(yàn)中，如果需要掌握用直流電位差計(jì)和熱電偶來測(cè)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(jì)的“未知”端，即可測(cè)量散熱銅盤上熱電偶在溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的電勢(shì)差。（6） 測(cè)量散

6、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(dāng)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(shí)的t2值。根據(jù)測(cè)量值計(jì)算出散熱速率。3、 金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)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(dāng)發(fā)熱盤與散熱盤達(dá)到穩(wěn)定的溫度分布后，t1、t2值為金屬樣品上下兩個(gè)面的溫度，此時(shí)散熱盤p 的溫度為t3值。因此，測(cè)量p盤的冷卻速率為 （3-26-5）由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為 (3-26-6)測(cè)t3值時(shí)可在t1、t2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，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下

7、兩孔中進(jìn)行測(cè)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(shí)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(shí)間s30609012015018