固体导热系数的测定试验报告

1、学生物理实验报告实验名称固体导热系数的测定学 院专业班 级报告人学号同组人学 号理论课任课教师实验课指导教师实验日期报告日期实验成绩批改日期实验目的用稳态法测出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较.实验仪器1. 数字毫伏表一般量程为20mV 3位半的LED显示，分辨率为10uV左右，具有极性自 动转换功能。2. 导热系数测量仪一种测量导热系数的仪器，可用稳态发测量不良导体，金属气体的导热系数，散热盘参数实验原理傅里叶在研究了固体的热传定律后，建立了导热定律。他指出，当物体的内部有 温度梯度存在时，热量将从高温处传向低温处。如果在物体内部取两个垂直于热传导 方向，彼此相距为h的两个平面，其面

2、积元为 D,温度分别为和T2，则有dQ=- .dT dSdtdx式中为导热速率，为与面积元dS相垂直方向的温度梯度，“一”表示 dtdx热量由高温区域传向低温区域，即为导热系数，是一种物性参数，表征的是材料导 热性能的优劣，其单位为 W/(mK)，对于各项异性材料，各个方向的导热系数是不同 的，常要用张量来表示。如图所示，AC是传热盘和散热盘，B为样品盘，设样品盘的厚度为hB,上下表面的面积各为Sb= rB，维持上下表面有稳定的温度 Ti和T2，这时通过样品的导热速率为dQ _Ti T2 < SBdthB在稳定导热条件下(和丁2值恒定不变)可以认为：通过待测样品B的导热速率与散热盘的周围

3、环境散热的速率相等，则1-Js riA B CT11冰水混合物测i测1 表测2风扇© ©220V110V导热系数测定仪fa电源L_._-输入数字电压表调零FD-TX-FPZ-II导热系数电压表图4-9-1稳态法测定导热系数实验装置图匚，求出样品的导热速率些odt可以通过铜盘C在稳定温度T2附近的散热速率 Q在稳定传热时，C散热盘的外表面积n R2 +2 n Rhe，移去A盘后，C盘的散热外表面积 2jtR| +2irRChc因为物体的散热速率与散热面积成正比,所以 dQ _ Rc (Rc 2hJ .七 Rc 2hc ."dT - 2二Rc(Rc hj 'I

4、T - 2(Rc hc/7T，由比热容定义:二mc 加mg心：,所以，dQ二 me.Rc 2hcdT,2(Rc hc) dt所以，mCU Ccu hB (RC +2hc ) dT 二R；(Rc hc)(T -T2) dt实验步骤1. 用物理天平称出散热盘（铜盘）P的质量m单次测量，其比热容：c=3.8 X 210 J/kg oG2. 用游标卡尺分别测出样品盘（橡皮）B铜盘P的直径和厚度h各测六次，然后 取平均值。3. 联线。如实验装置图4-9-1所示，发热盘A和散热盘P的侧面都有供安插热 电偶的小孔，放置仪器时，此两孔都应与杜瓦瓶在同一侧。以免线路错乱。将橡皮样品B放入发热盘A与散热盘C之间，

5、在杜瓦瓶中放入冰水混合物，热电偶插入小孔时， 要抹上些硅油，并插到洞孔底部，使热电偶测量端与铜盘接触良好。将一对热电偶的 热端（红线端）插入到发热盘 A的小孔中，冷端插入杜瓦瓶中的细玻璃管中，与导热 系数测量仪联接。另一对热电偶的热端插入到散热盘C的小孔中，冷端插入杜瓦瓶中的另一细玻璃管中，与导热系数测量仪联接。它们的输出端分别接在控制面板上的“测 1”、“测2”插孔中，通过“测1”、“测2”转换开关接到数字电压表上。mv表输出端短路，调节的调零旋钮，调零、FX FP2- II型导热系数电压表并与导热系数测量仪 联接。4. 根据稳态法，必须得到稳定的温度分布，这就要等待较长的时间，为了提高效率

6、，可先将电源电压开关 K拔至高档220V,开始加热，待T1 =3.5mv即可将开关改 用低档110V,开风扇，待上升至4.5mv左右时，关电源。通过手控调节电热板开关 K， K的电压220v或110v或0v檔，使读数变化在土 0.03mv范围内。然后每隔2分钟读 一次数字电压表上的相应温度示值，如此反复，如在3min内样品上、下表面温度、T2示值都不变，即可认为已达到稳态状态。将切换开关拨向测2,测出T1、T2温度。移去B盘，使A、C盘直接接触，使C盘温度升高0.4mV,每隔30秒记一次，作图。实验数据与结果（1）实验数据记录（通的比热 c=0.09197/g。C,比重8.9g/cmA2 ）表

7、 2-19散热盘P:质量967.4g 半径Rp=1/2Dp二12345Dp (cm)12.89812.89812.89812.89812.898Hp (cm)0.8980.8980.8980.8980.898表 2-20橡胶盘：半径 Rb=1/2Db= cm12345Dp (cm)12.68212.68212.68212.68212.682Hp (cm)0.7260.7260.7260.7260.726表 2-21稳态是T1, T2的值（转换见附录2的分度表）T仁80.5 T2=56.912345Vt1(mV)4.5494.5444.5404.5374.534Vt2(mV)3.2303.227

8、3.2233.2213.218时间（秒）306090120150180210240T2(mV3.7263.6573.6013.5473.4943.4423.3913.341温度65.464.263.262.361.360.459.558.72.计算入和相对误差。由附表一，查到2.27mV对应55.4 C, 2.20mV对应54C .0.9136*380* 7.80(12.9622*7.80)55.4 -54 小2*=0.26363.1415*12.962 (12.9627.80)(2.82 -2.24)90 -210相对误差：_ ：hB 2 . ：Rb , =、，= 24ihc3l rc *1

9、00%=几hBRB；1；2hCRC0.020.040.010.010.080.06= 2.8555%+7.812.962.822.247.812.962实验中电压读数误差为 厶；1 =厶；2 =0 01mv，游标卡尺的测量误差为 0.02mm实验结果分析1. 手动控制稳态时，要使温度稳定约 1个小时左右；为缩短时间，为了提高效率，可先将电源电压开关 K拔至高档220V,开始加热，待T1 =3.5mv即可将开关改用 低档110V,开风扇，待上升至4.5mv左右时，关电源。通过手控调节电热板开关 K，K 的电压220v或110v或0v檔，使£读数变化在土 0.03mv范围内。然后每隔2分钟读 一次数字电压表上的相应温度示值，如此反复，如在3min内样品上、下表面温度、T2示值都不变，即可认为已达到稳态状态。将切换开关拨向测2,测出T1、T2温度。（可 直接以电动势值代表温度值）2. 为使系统周围环境保持不变，风扇一直开着。3. 在测试C的散热速率，取走试样B之前，一定要先关掉