1、导热系数的测定 大学物理实验 实验原理 1 热传导定律 在 t时间内经 传递的热量为 Q 实验原理 2 导热系数 导热系数 表示相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时 在单位时间内通过单位面积所传递的热量 单位是瓦 米 1 开 1 W m 1 K 1 导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一 称为导热系数 3 稳态法测不良导体的导热系数 实验装置示意图 当传入样品的热量等于散出的热量时 样品处于稳定导热状态 样品内部的温度不再随着时间变化 实验原理 样品 橡胶盘 的传热速率为 1为样品上表面的温度 2为样品下表面的温度 hB为样品的厚度 A为样品的截面面积 实验原理 稳态时 传入的热量等
2、于散出的热量 稳态时样品上下表面的温度分别为一定值 10和 20 即 样品的传热速率等于散热盘的散热速率 实验原理 由上式可见 关键是求散热盘的散热速率 移开样品 让散热盘自然散热冷却 在温度 20附近 散热盘的散热速率可以表示为 实验原理 考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同 引入修正系数 于是 导热系数为 实验原理 4 温差热电偶的工作原理 两种金属接触处由于温度差而产生电动势的现象称为温差电动势 一般情况下 温差电动势近似与两接触端的温度差成正比 检流计 电压值即为温度示数 杜瓦瓶里冰水混合物为冷端 发热盘 散热盘分别与冷端形成两个温差电偶 记录橡胶盘 样品 黄铜盘 散热板 的直径
3、厚度DB hB DC hC 黄铜盘质量mC 由实验室提供 测量散热板 黄铜板 的冷却速率 计算 实验内容 稳态法测橡胶盘上下表面的温度 10和 20 构建热传递的稳定状态 1 调整好实验装置 各盘之间不能有间隙 2 调整电热板的供电方式 人为控制发热盘的温度在 1 3 50 0 03mV 3 每隔2分钟观察散热盘的温度 2 记录 1 2 若在10分钟内 2基本保持不变则系统的热传导已达到稳定状态 对最后10分钟内的5次温度分别求平均得 10 20 测量散热板 黄铜盘 的冷却速率 4 用镊子抽出橡胶盘 使发热盘A与散热盘P直接接触 通电使散热板温度比 20高1mv时立即分离两板 散热盘开始自由冷却 每隔30秒读出散热盘的温度示值 2 选择 20附近前后各四个数据填入记录表 用逐差法进行处理 mv 210 180 150 120 90 60 30 0 用逐差法求冷却速率 数据记录和处理 记录橡胶盘 样品 和黄铜盘 散热板 的直径 厚度DB hB DC hC 黄铜盘 散热板 质量mC 采用逐差法求散热板 黄铜板 在温度为 20时的冷却速率 其中 t 120s 记录稳态时橡胶盘上下表面的温度 10和 20 计算橡胶板的导热系数 并与标准值比较 计算出百分比误差 操作要点 思考题 课后3 5 6
