北航物理实验研究报告性报告

1、.-北航物理试验讨论性报告试验题目：稳态法测不良导体的热导率题目代号：1022|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.一、摘要第一晓成14151093其次继伟14151077由于温度不匀称，热量从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导；导热系数是表征物质热传导性质的物理量；按傅里叶定律，其定义为单位温度梯度在1m长度温度降低1K在单位时间经单位导热面所传递的热量；材料构造的变化与所含杂质对导热系数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常需要由试验详细测定；测量导热系数的方法一般分为两类：一类是稳态法，另一类是动态法；二、关键词稳态法

2、傅里叶导热方程式热电偶温差计不良导体热导率三、试验根本要求1明白热传导现象；2学习用稳态法测不良导体的导热系数；3学会用作图法求冷却速率；四、试验原理所谓稳态法，就是利用热源在待测样品部形成不随时间转变的稳固温度分布，然后进展-.word.zl第1页，共8页.-测量；1882年Fourier给出了热传导的根本公式Fourier导热方程；方程指出，在物体部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h、温度分别为.1、.2的平行平面.1>.2，假设平面面积为S，那么在t时间通过面积S的热量Q满意下述方程：|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.1

3、式中，Q/t为热流强度，k称为该物质的热导率又称导热系数，单位为.本试验装置如图1所示；在支架D上依次放上圆铜盘P、待测样品B和厚底紫铜圆盘A；在A的上方用红外灯L加热，使样品上、下外表分别维护在稳固的温度.1、.2，.1、.2分别用插入在A、P侧面深孔中的热电偶E来测量；E的冷端浸入盛于杜瓦瓶H的冰水混合物中；数字式电压表F用来测量温差电动势；由式1知，单位时间通过待测样品B任一圆截面的热流量为2式中，为圆盘样品的直径，为样品厚度；当传热到达稳固状态时，通过B盘上外表的热流量与由黄铜盘P向四周环境散热的速率相等；因此，通过求黄铜盘P在稳固温度.2时的散热速率来求热流量Q/t；因此，在读到稳固

4、的.1、.2后，将B移去，使A直接与P接触；当P的温度上升到高于稳固时读数.2假设干度后，再将A移开，让P自然冷却；测量其温度随时间的变化，求得，而mP为黄铜盘P的质量，c为其比热容就是黄铜盘在.2时的散热速率；但在观测样品稳态传热时，P盘上外表是被样品掩盖着的；所以稳态黄铜盘散热速率表达式修正如下：3将式3代入式2，得：-.word.zl第2页，共8页.-4五、试验仪器电子天平、数字三用表、冰、保温杯、停表、稳态法试验装置等；六、试验步骤|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.1：用游标卡尺多次测量铜盘，样品的直径，厚度，用电子天平测铜盘的

5、质量；2：在杜瓦瓶中装冰水混合物，按电路图连接电路；留意：圆筒发热体A盘侧面和散热盘P的侧面，都有供安插热电偶的小孔，安放发热盘时此二小孔都应与杜瓦瓶在同一侧，以免路线错乱；热电偶插入小孔时，插到洞孔底部，保证接触良好；热电偶冷端插入浸于冰水中的细玻璃管，玻璃管也要灌入适当的硅油；3：翻开加热器开关，翻开风扇，为缩短到达稳态的时间，可先将热板电源电压打在220V档，当数分钟后.14.00mV再将开关拨至110V档；然后每隔5分钟读一下温度，当10min，样品圆盘上、下外表温度.1、.2示值都不变时，即可认为到达稳固状态，记录此时的.1、.2值；4：抽出样品，关闭风扇，让底盘C与散热盘P直接接触

6、，加热P盘，当温度上升十摄氏度左右时即热电偶示值大于稳态时.2值0.42mV左右移去发热体；5：让P盘自然冷却，每隔30s读一次P盘的温度读电压表示数示值，由邻近.2值的温度数据中左右各读5次；求出冷却速率；6：整理试验器材，完毕试验；七、数据记录铜的比热容C=393.6J/Kg·K圆盘B、黄铜盘P的尺寸、质量：工程12345平均值mp/g900.48900.52/900.50dp/mm129.30129.62129.44129.50129.36129.36hp/mm7.607.687.727.907.867.752dB/mm128.20128.24128.40128.46128.3

7、4128.328hB/mm8.808.608.308.368.708.54上下板稳固后温度：上板.13.40mv下板.21.75mv铜板自然冷却过程中温度变化：时间/s0306090120150180210温度/mv2.172.092.011.941.881.811.751.69-.word.zl第3页，共8页.-续表时间/s240270300330360390420温度/mv1.641.581.541.491.451.411.37八、数据处理|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.1、绘制T-t图：2、在切线上取两点60，1.98，360，

8、1.40得：3、运算热导率k：=-.word.zl第4页，共8页.-4、不确定度运算：A类不确定度：|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.B类不确定度：不确定度合成：-.word.zl第5页，共8页.-|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.最终结果：九、误差分析1、热电偶与铜板，铜板与样品板之间存在间隙产生的误差；2、数字万用表，游标卡尺赌输时产生的读数误差；3、数字万用表的灵敏度误差；4、直径测量中由于人为估测直径位置带来的系统误差；5、导体温度分布不匀称差生的误差等等；-.word.zl第6页，共8页.-十、试验收成与感想一个学期的物理试验使我们收成颇丰，让我们对光学，热学，电磁学，力学等都有了更深刻的懂得和感性的熟悉，这也是我们学习的理论与实践的一种结合；通过试验，我们培育出了仔细严谨的科学态度，实事的做事风格；这对以后的学习与生活都是大有裨益的，最终特别感老师的