不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)課件

不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)

的測(cè)定不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)儀器】【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容】【數(shù)據(jù)處理】【注意事項(xiàng)】【思考題】【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定方法——穩(wěn)態(tài)平衡法。2、測(cè)定不良導(dǎo)體（橡皮板）的導(dǎo)熱系數(shù)。3、學(xué)習(xí)用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量。重點(diǎn)難點(diǎn)：1．穩(wěn)態(tài)法的理解；2．導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的正確使用。不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀數(shù)字電壓表銅-康銅熱電偶圖3 熱電偶【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個(gè)垂直與熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為L(zhǎng)、溫度分別為T(mén)1、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(guò)面積S的熱量Q滿足下述表達(dá)式： （1）式中為熱流量，即為該物的熱導(dǎo)率（又稱作導(dǎo)熱系數(shù)），在數(shù)值上等于相距單位長(zhǎng)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(guò)單位面積的熱量，其單位是。實(shí)驗(yàn)中，在讀得穩(wěn)定時(shí)的T1和T2后，即可將B盤(pán)移去，而使盤(pán)A的底面與銅盤(pán)P直接接觸。當(dāng)盤(pán)P的溫度上升到高于穩(wěn)定時(shí)的T值若干攝氏度后，再將圓盤(pán)A移開(kāi)，讓銅盤(pán)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(pán)在T2的冷卻速率（m為紫銅盤(pán)P的質(zhì)量，C為銅材的比熱容），就是紫銅盤(pán)P在溫度為T(mén)2時(shí)的散熱速率。但要注意，這樣求出是紫銅盤(pán)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分別為紫銅盤(pán)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(pán)的上表面（面積為）是被樣品覆蓋著的?？紤]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(pán)散熱速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正： （3）將式（3）代入式（2），得： （4）【實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容】在測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)前應(yīng)先對(duì)散熱盤(pán)P和等測(cè)樣品的直徑、厚度進(jìn)行測(cè)量。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)量散熱盤(pán)P的直徑和厚度，測(cè)5次，按平均值計(jì)算P盤(pán)的質(zhì)量。也可直接用天平稱出P盤(pán)的質(zhì)量。3．接通電源，將加熱選擇開(kāi)關(guān)由“斷”打向“高”檔，當(dāng)打向“高”檔時(shí)，加溫速度最快。當(dāng)傳感器I的溫度讀數(shù)VT1為4.2mV，可將開(kāi)關(guān)打向“低”檔，降低加熱電壓。4．待傳感器I、II的讀數(shù)不再上升（約需40分鐘）時(shí)，說(shuō)明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，每隔5分鐘記錄VT1和VT2的值。5測(cè)量散熱盤(pán)在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率（）。移開(kāi)銅盤(pán)A，取下橡膠盤(pán)，并使銅盤(pán)A的底面與銅盤(pán)P直接接觸，當(dāng)P盤(pán)的溫度上升到高于穩(wěn)定態(tài)的VT2值若干度（0.2mV左右）后，再將銅盤(pán)A移開(kāi)，讓銅盤(pán)P自然冷卻，每隔30秒（或自定）記錄此時(shí)的T2值。根據(jù)測(cè)量值計(jì)算出散熱速度。二、金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量1．將圓柱體金屬鋁棒（廠家提供）置于發(fā)熱圓盤(pán)與散熱圓盤(pán)之間。2．當(dāng)發(fā)熱盤(pán)與散熱盤(pán)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(pán)P的溫度為T(mén)3。因此測(cè)量P盤(pán)的冷卻速度為：由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為測(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(pán)與散熱圓盤(pán)中的熱電偶取出，分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中進(jìn)行測(cè)量?！緮?shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（銅的比熱c=0.09097cal·g-1·C-1，比重8.9g/cm3）散熱盤(pán)P：質(zhì)量m=（g）半徑Rp=(cm)橡膠盤(pán)：半徑Rb=(cm)12345Dp(cm)hp(cm)12345DB(cm)hB(cm)【注意事項(xiàng)】(1)使用前將加熱銅板A與散熱銅板B擦干凈，樣品兩端面擦干凈后，可涂上少量硅油，以保證接觸良好。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如需觸及電熱板，應(yīng)先關(guān)閉電源，以免燙傷。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)切斷電源，妥為放置測(cè)量樣品，不要使樣品兩端面劃傷而影響實(shí)驗(yàn)的正確性?！舅伎碱}】(