实验7不良导体导热系数测定

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1、实验7不良导体导热系数的测定一、目的掌握测定不良导体的导热系数二、实验仪器1、热系统：①支架②红外灯③传热筒④热电偶两支⑤交流调制器⑥黄铜板质⑦待测样品2、测量显示仪本仪器采用精度运放组成两路热电偶前置放大器，并对热电偶冷端进行了自动补尝，采用位高稳定性转换器实现对两路温度的测量系统，整个电路以单片机为控制中心，实现数据采集和识别键盘信息。三、实验原理与装置本仪器所依据的原理是1982年由法国数学、物理学家约瑟·傅立叶给出的，称热传导的基本公式，又称傅立叶导热方程式。该方程式指出，在物体内部，垂直于导热方向上，两个相距为h，温度分

2、别为θ1、θ2（要这里，为了与时间t区分开，我们用θ来表示温度）的平行平面，若平面的面积为A，在Δt秒内，从一个平面传到另一个平面的热量ΔQ满足下述表示：(2-11)式中，ΔQ／Δt为传热速率，λ定义为该物质的导热系数，奕称执导率。由此可知，热导率是一表征物质传导性能的物理量。其数值等于相距单位长度的二平行面，当温度相差一个单位时，在单位时间内通过单位面积的热量。其单位名称是瓦特每米开尔文，单位符号为W／（m·K）。该方法的实验装置如图所示，由上述热传导基本通过待测样品B板的传热速率可写成：式中，λ为样品厚度，为样品圆板的半径，θ

3、1为样品圆板上表面的温度，θ2为其下表面的温度，λ即为样品B的热导率。当传热到达稳定状态时，θ1和θ2温度稳定不变，通过B板的传热率与黄铜盘C向周围环境的散热速率完全相等。因此可通过黄铜盘C在稳定温度θ2时的散热律来求出。实验时，当读得稳态时的θ1、θ2后，即可将样品B板取走，让圆筒的底盘与下盘C接触，使盘C温度上升到高于θ2若干度后，再让圆筒A移去，让黄铜盘C作自然冷却，求出黄铜盘在θ2附近时的冷却速度,则(m为黄铜的质量,c为黄铜的比热)就是黄铜c在θ2时的散热速率。但由此求出的是黄铜c的全部表面暴露在空气中的冷却速度，即散热

4、表面积为，而实验中达到稳态传热时，c盘的上表面，面积为，是被样品所覆盖的，考虑到物体的冷却速度与它的表面积成正比，校正后，本仪器在稳态时的传热速率为：（2-13）式中，、分别为黄铜盘C的半径与厚度，代入（2）式中得：（2-14）式中，、分别为样品如橡皮圆盘的半径与厚度。2、热电偶测温将两种不同材料的金属铜、铁组成闭合回路（如图所示），若两结点处温度不同，则回路中将有电流流动，这说明回路中将有电动势存在。电动势大小除与材料本身性质有关外，还与结点处的温差有关。这种现象称为热电势效应或温差电效应。热电偶就是据此原理设计制作的将温度转换

5、为电动势的热电式传感器。当两结点温差不大时，温差电动势大小与温差的关系有下列近似公式式中ε—热电偶温差电动势；C—电偶常数；—热端温度；—冷端温度。若使冷端在冰水混合物中，即=0℃则由此，可将对温度的测量转化为对温差电动势的测量。为冷却速率,转化为。作散热铜盘自然冷却温差电动势与时间之间的关系曲线，在曲线上找到点并作曲线的切线，则该切线率为。将转化为可得导热系数公式[内容要求]⒈用游标卡尺测待测样品和散热铜盘的厚度h、，直径、，各测5次；用天平测散热铜盘的质量。⒉按图连接线路，热电偶F插入传热筒底面和散热铜盘的侧面小孔（注意：一定

6、要插入底部使之接触良好），另一端插入保温瓶细玻璃管内。⒊连接好直流数字电压表，接通电源，按下调零键，旋转调零旋钮，使读为0。然后按下键，便可测出温差电动势。⒋接通好直流电源，使红外灯电压缓慢升高。为缩短达到稳态时间，可先将红外灯电压高到期180～200V约20min后再降到150V左右，然后每隔一段时间读一次电动势值。若5min内和的示值基本不变，即可认为达到稳态。记下稳态时的和示值后抽去样品盘，经调节使散热铜盘与传热筒底面直接接触，使铜盘电动势上升1mV后，移去传热筒，让筒盘自然冷却（调压器调到零电压），每隔相同时间间隔（例如3

7、0s）记一次电动势值，挑选其中接近的各5个数据填入表中：自然冷却铜盘温差电动势与时间数据-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5其中,0表示最接近的某一电动势值,负号表示此前时间,正号表示此后时间.[数据处处理]⒈数据如下:____㎝　　　　　　____㎝____㎝____㎝____g____mV=____mV⒉通过作电动势与时间的关系曲线,求点处曲线的切线斜率,计算λ的值。