金屬導(dǎo)熱系數(shù)測量實(shí)驗(yàn)報告

金屬導(dǎo)熱系數(shù)測量實(shí)驗(yàn)報告姓名：陳巖松學(xué)號：5501215012學(xué)院：高等研究院班級：15級本碩實(shí)驗(yàn)班一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握穩(wěn)態(tài)法測定金屬良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)。2.了解物體散熱速率和傳熱速率的關(guān)系。3.理解溫差熱電偶特性。二、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，在時間內(nèi)通過面積S的熱量免租下述表達(dá)式： （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度的兩平面的溫度相差1個單位時，單位時間內(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，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分別插入金屬圓筒邊緣小孔的熱電偶E來測量。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（1）可以知道，單位時間內(nèi)通過待測樣品B任一圓截面的熱流量為(2)式中，為樣品的半徑，為樣品的厚度。當(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，T1和T2的值不變，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的散熱速率來求出熱流量。實(shí)驗(yàn)中，在讀得穩(wěn)定時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T3時的散熱速率。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，在觀察測量樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時，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，散熱面積僅為：。考慮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）將式（3）代入（2）