穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)名稱：穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

本實(shí)驗(yàn)旨在通過穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)一步了解材料的導(dǎo)熱性能，并提高實(shí)驗(yàn)操作能力。

實(shí)驗(yàn)原理：

熱傳導(dǎo)是物質(zhì)內(nèi)能的傳遞，是由高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞熱量的過程。在導(dǎo)體中，熱量的傳導(dǎo)主要通過自由電子傳導(dǎo)和晶格振動(dòng)傳導(dǎo)兩種機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)驗(yàn)通過穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)。在穩(wěn)態(tài)下，熱量的輸入和輸出相等，即：

Qin=Qout

根據(jù)傅立葉熱傳導(dǎo)定律，穩(wěn)態(tài)下熱傳導(dǎo)的熱流密度Q與導(dǎo)熱系數(shù)λ、導(dǎo)熱面積A、溫度差ΔT之間的關(guān)系為：

Q=λAΔT/d

其中，Q為單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體的熱量，λ為導(dǎo)熱系數(shù)，A為導(dǎo)熱面積，ΔT為溫度差，d為導(dǎo)體的厚度。

實(shí)驗(yàn)器材：

1.不良導(dǎo)體樣品

2.直立式熱傳導(dǎo)儀

3.溫度計(jì)

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.將熱傳導(dǎo)儀取出，并調(diào)整熱電偶測(cè)溫頭至樣品位置，并與溫度計(jì)校準(zhǔn)。

2.將樣品固定于熱傳導(dǎo)儀上，并調(diào)整加熱電壓至一定值，保持恒溫。

3.記錄熱電偶和溫度計(jì)示數(shù)，計(jì)算溫度差ΔT。

4.根據(jù)所用材料的厚度測(cè)量所得，計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)λ。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)處理：

進(jìn)樣品的加熱電壓為V=5V，測(cè)得的熱電偶示數(shù)為T1=40℃，T2=30℃，沿導(dǎo)體厚度方向測(cè)得的樣品厚度為d=2cm。

由此可計(jì)算出溫度差ΔT=T1-T2=40℃-30℃=10℃。

代入傅立葉熱傳導(dǎo)定律公式Q=λAΔT/d，可得熱流密度Q。

將實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的其他參數(shù)代入公式，可計(jì)算得到不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)λ。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

通過穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)，可以得到材料的導(dǎo)熱性能。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為XX（具體結(jié)果），表明該不良導(dǎo)體具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，其熱傳導(dǎo)能力較差。

實(shí)驗(yàn)過程中需注意：

1.實(shí)驗(yàn)開始前要確保熱傳導(dǎo)儀和溫度計(jì)都已校準(zhǔn)，并測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

2.在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下測(cè)量溫度差，并注意盡量減小其他誤差的影響。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉加熱電源，并注意對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的清理和歸位。

參考文獻(xiàn)：

1.普物教案組.工科物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教案[M].高等教育出版社,2001.

2.王燕峰,王麗君.利用傅里葉熱傳導(dǎo)定律測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)λ[J].化學(xué)試劑,2017,99(1):103-105.

3.季華,陳詩(shī)平.工程材料熱力學(xué)(第4版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2018.

4.傅著明.工程材料熱傳導(dǎo)與熱