金属导热系数测量实验报告.docx

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________金属导热系数测量实验报告金属导热系数测量实验报告姓名:陈岩松学号:学院:高等研究院班级:15级本硕实验班一、实验目的:。。。二、实验原理:根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面(设T1>T2),若平面面积均为S,在时间内通过面积S的热量免租下述表达式: (1)式中,为热流量;即为该物质的导热系数,在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是。在支架上先放上圆铜盘P,在P的上面放上待测样品B,再把带发热器的圆铜盘A放在B上,发热器通电后,热量从A盘传到B盘,再传到P盘,由于A,P都是良导体,其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T1、T2,T1、T2分别插入金属圆筒边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G,切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式(1)可以知道,单位时间内通过待测样品B任一圆截面的热流量为(2)式中,为样品的半径,为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时,T1和T2的值不变,通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P在稳定温度T2的散热速率来求出热流量。实验中,在读得稳定时T1和T2后,即可将B盘移去,而使A盘的底面与铜盘P直接接触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时的T2值若干摄氏度后,在将A移开,让P自然冷却。观察其温度T随时间t变化情况,然后由此求出铜盘在T2的冷却速率,而,就是铜盘P在温度为T3时的散热速率。但要注意,这样求出的是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷却速率,其散热表面积为。然而,在观察测量样品的稳态传热时,P盘的上表面是被样品覆盖着的,并未向外界散热,所以当样品盘B达到稳定状态时,散热面积仅为:。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比,在稳态是铜盘散热速率的表达式应作如下修正:(3)将式(3)代入(2),得三、实验仪器:TC-3导热系数测定仪、杜瓦瓶四、实验内容和步骤:先将两块橡胶盘套在金属圆通的两端,然后置于加热盘A和散热盘P之间,调节散热盘P下方的三颗螺丝,使金属圆筒与加热盘A及散热盘P紧密接触。在杜瓦瓶中放入自来水,将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中,热端分别插入金属圆筒侧面上下的小孔中,并分别将热电偶的接线连接到导热系数测定仪的传感器I、II上。接通电源,将加热开关置于高档,大约加热90分钟后,传感器Ⅰ的读数不再上升时,说明已达到稳态,开始计时,每隔2分钟记录UT1和UT2的值。测量散热盘在稳态值T3附近的散热速率。移开加热盘A,先将两测温热端取下,再将T2的测温热端插入散热盘P的侧面小孔,取下金属圆筒,并使加热盘A与散热盘P直接接触,,再将铜盘A移开,让铜盘P自然冷却,每隔30秒记录此时的T2值。记录散热盘P的直径、厚度、质量和金属圆筒的直径、长度。实验数据记录和处理铜的比热铜盘质量铜盘直径D=