2024年导热系数 实验报告

试验2.8用稳态平板法测定不良导体的导热系数试验汇报一、试验目的.（1）用稳态平板法测定不良导体的导热系数.（2）运用物体的散热速率求传热速率.二、试验器材.试验装置、紅外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式電压表.三、试验原理.导热是物体互相接触時，由高温部分向低温部分传播热量的過程.當温度的变化只是沿著一种方向（设z方向）進行時，热传导的基本公式可写為dQ=-λ---------------------------------------------（）它表达在dt時间内通過dS面积的热量dQ，dTdz為温度梯度，λ為导热系数，它的大小由物体自身的物理性质决定，單位為W∙m-1在图中，B為待测物，它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触，热量由高温铝盘通過待测物B向低温铜盘传递.若B很薄，则通過B侧面向周围环境的散热量可以忽视不计，视热量只沿著垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热（即温度場中各點的温度不随時间而变）的状况下，在∆t時间内，通過面积為S、厚度為L的匀质圆板的热量為∆Q=-λ---------------------------------------------（）式中，∆T為匀质圆板两板面的恒定温差，若把（）式写成∆Q---------------------------------------------（）的形式，那么∆Q∆t便為待测物的导热速率，只要懂得了导热速率，由（）式即可求出λ试验中，使上铝盘A和下铜盘P分别到达恒定温度T1、T2，并设T1>T2，即热量由上而下传递，通過下铜盘P向周围散热.由于T1和T2不变，因此，通過B的热量就等于C向周围散发的热量，即B的导热速率等于C的散热速率.因此，只规定出了C在温度T由于P的上表面和B的下表面接触，因此C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设為Sm，而试验中冷却曲线是C所有裸露于空气中测出来的，即在P的上下表面和侧面积都散热的状况下记录的.设其所有表面积為S全∆Q---------------------------------------------（）式中，∆Q∆t部為S部面积的散热速率，∆Q∆t全為S全面积的散热速率.而散热速率∆Q∆t部就等于∆Q---------------------------------------------（）设下铜盘直径為D，厚度為δ，那么有SS---------------------------------------------（）由比热容的基本定义c=ΔQmΔT∆Q---------------------------------------------（）将（）式、（）式代入（）式得∆Q---------------------------------------------（）将（）式代入（）式得λ=---------------------------------------------（）式中，m為下铜盘的质量，c為下铜盘的比热容.四、试验内容.（1）用游標卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度δ和待测物厚度L，然後取其平均值.下铜盘质量m由天平测出，其比热容c=3.850×（2）试验時，先将待测样品放在散热盘P上面，然後将发热铝盘A放在样品盘P上方，再调整三個螺栓，使样品盘的上下两個表面与发热铝盘A和散热铜盘P紧密接触.（3）将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中，并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱後部插座与加热组件圆铝盘上的插座加以连接.為了保证温度测量的精确性，采用同一种温度传感器测温，在需要测量发热盘A和散热盘P温度時，采用手動操作，变换温度传感器的测温對象.（4）接通電源，在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度.按加热開关，假如仪器上限温度设置為100℃，那么當传感器的温度到达100℃，大概加热40分钟後，发热铝盘A、散热铜盘P的温度不再上升時，阐明系统已到达稳态，這時每间隔5分钟测量并记录T1和T2的（5）测量散热盘在稳态值T2附近的散热速率.移開发热铝盘A，取下待测盘，并将发热铝盘A的底面和铜盘P直接接触，當P盘的温度上升到高于稳态值T2值若干度（例如5℃左右）後，再将发热铝盘A移開，让散热铜盘P自然冷却.這時候，每隔30s记录此時的T2五、试验数据记录与处理.表一下铜盘直径、厚度，待测物厚度试验成果登记表次数项目12345平均值/mmD/mm98.2698.1698.2298.1298.1898.19δ/mm10.109.9810.0010.0010.0810.03L/mm8.148.188.148.108.068.12下铜盘质量為m表二稳态時T1、T12345T102.3102.3102.3102.3102.3T79.379.179.279.279.2取平均值，稳态時，T1=102.3表三测下铜盘散热速率试验成果登记表時间0306090120150180210T86.185.384.483.582.581.780.879.9运用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率為K=0.02976由（2.。8.9）式，得待测样品的导热系数為λ=六、误差分析.（1）系统误差1.由于试验仪器自身存在的缺陷，如加热铝盘的保温性能不佳，导致产生误差.2.未考虑待测样品侧面向周围环境散发热量所导致的试验误差.3.环境温度变化导致试验中系统难以到达稳态.（2）偶尔误差1.在用游標卡尺测量铜盘和待测盘直径与