南昌大學(xué)金屬導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱： 金屬導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量 學(xué)院： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河梅€(wěn)態(tài)法測(cè)定金屬良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。二、實(shí)驗(yàn)原理：1882年法國(guó)數(shù)學(xué)、物理學(xué)家傅里葉給出了一個(gè)熱傳導(dǎo)的基本公式傅里葉導(dǎo)熱方程.該方程表明，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)T1 >T2），若平面面積均為S，在t時(shí)間內(nèi)通過面積S的熱量Q滿足下述表達(dá)式 （8-1）式中為熱流量，為該物質(zhì)的熱導(dǎo)率（又稱作導(dǎo)熱系數(shù)）. 在數(shù)值上等于相距單位長(zhǎng)

2、度的兩個(gè)平面的溫差相差1個(gè)單位時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量，其單位是圖8-1 穩(wěn)態(tài)法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖本實(shí)驗(yàn)儀器如圖8-1所示.在支架D上先放置散熱盤P，在散熱盤A的上面放上待測(cè)樣品B，再把帶發(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，在樣品B上、下分別有一小孔，可用熱電偶測(cè)出其溫度T1和T2.由式（8-1)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式中Rb為樣品的半徑，hb為樣品上、下小孔之間的距離，當(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，T1和T2的值不變，于是通過B盤上表面的熱流量與由銅盤P向周圍散熱的速率相等，因此，可通過銅盤P在穩(wěn)定溫度T3時(shí)的散熱

3、速率來求出熱流量.實(shí)驗(yàn)中，在讀得穩(wěn)定時(shí)的T1、T2、T3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)的值若干攝氏度后，再將圓盤A移開，讓銅盤P自然冷卻觀察其溫度T隨時(shí)間t的變化情況，然后由此求出銅盤在T3的冷卻速率，而 (m為銅盤P的質(zhì)量，c為銅材的比熱容），就是銅盤P在溫度為T3時(shí)的散熱速率但要注意，這樣求出的是銅盤的全部表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為（其中RP與hP分別為銅盤的半徑與厚度）然而，在觀察測(cè)試樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，P盤的上表面（面積為時(shí)）是被樣品覆蓋著的考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，則穩(wěn)態(tài)時(shí)銅盤散熱速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正

4、（8-3）將式（8-3）代入式（8-2），得三、實(shí)驗(yàn)儀器：TC-3型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀、杜瓦瓶、游標(biāo)卡尺四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：(1）先將兩塊樹脂圓環(huán)套在金屬圓筒下端，然后置于加熱盤A和散熱盤P之間，調(diào)節(jié)散熱盤P下方的三顆螺絲，使金屬圓筒與加熱盤A及散熱盤P緊密接觸。(2）在杜瓦瓶中裝入一定的自來水，將熱電偶的冷端插入杜瓦瓶中，熱端分別插入金屬圓筒側(cè)面上、下的小孔中，并分別將熱電偶的接線連接到導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的傳感器I、II上。(3）接通電源，將加熱開關(guān)置于高擋，當(dāng)傳感器I的溫度T1對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)一定長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)金屬圓筒達(dá)到穩(wěn)態(tài)（T1與T2的數(shù)值在10min內(nèi)的變化小于0.03mV），每隔2min記錄

5、T1和T2的值。(5）測(cè)量記錄在穩(wěn)態(tài)時(shí)候散熱盤P的溫度T3。(6）測(cè)量散熱盤P在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率：移開加熱盤A，先將兩側(cè)溫?zé)岫讼?，再將T2的測(cè)溫?zé)岫瞬迦肷岜PP的側(cè)面小孔，取下金屬圓筒，并使加熱盤A與散熱盤P直接接觸，當(dāng)散熱盤P的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)T3的值對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)約0.2mV時(shí)，將加熱盤A移開，讓散熱盤P自然冷卻，每隔30s，記錄此時(shí)的U3值。(7）記錄散熱盤P的直徑、厚度、質(zhì)量和金屬圓筒的直徑和厚度。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：由實(shí)驗(yàn)儀器可以讀出：散熱盤的質(zhì)量 823g散熱盤的直徑 12.62cm散熱盤的厚度 0.70cm金屬鋁圓筒的直徑 3.9cm金屬鋁圓筒的高度 9.0cm穩(wěn)態(tài)時(shí)的U

6、1、U212345平均U1/mV1.271.281.281.291.281.280U2/mV1.251.251.261.281.271.262金屬棒穩(wěn)態(tài)時(shí)散熱盤U3=0.82mV散熱盤散熱時(shí)間的所降溫度：T/s306090120150180210240U3/mV0.820.680.750.680.650.620.600.57由逐差法可以算出：已知銅的比熱容為：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出金屬圓筒良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)：與已知的比較：絕對(duì)誤差為：相對(duì)誤差為：，實(shí)驗(yàn)測(cè)量較為成功。六、誤差分析：1. 實(shí)驗(yàn)中鋁的純度及雜質(zhì)未知。2. 實(shí)驗(yàn)裝置接觸不夠緊密，散熱面積有所偏差而帶來誤差。3. 測(cè)量時(shí)不是標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)時(shí)，而是近似看作穩(wěn)態(tài)，這樣帶來的誤差。4. 熱電偶的兩端在插入時(shí)，深淺對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響，過程中無法保持同一深度5. 人為誤差，如人流的走動(dòng)等也會(huì)引起誤差。6. 在實(shí)驗(yàn)第三四步的時(shí)候人為操作慢導(dǎo)致熱量散失。七、思考題：熱電偶測(cè)量溫度的原理是什么？答： 將A、B兩種不同的導(dǎo)體,組成閉合回路，兩點(diǎn)的溫度不同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因而就有電流產(chǎn)生，電流表就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)），產(chǎn)生的電勢(shì)、電流分別叫熱電勢(shì)、熱電流。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系, 制成熱