金属导热系数测量实验报告.docx

金属导热系数测量实验报告
:陈岩松
学号：5501215012
学院：咼等研究院
班级：15级本硕实验班
一、实验目的:
1•掌握稳态法测定金属良导热体的导热系数。
2•了解物体散热速率和传热速率的关系。
3•理解温差热电偶金属导热系数测量实验报告
:陈岩松
学号：5501215012
学院：咼等研究院
班级：15级本硕实验班
一、实验目的:
1•掌握稳态法测定金属良导热体的导热系数。
2•了解物体散热速率和传热速率的关系。
3•理解温差热电偶特性。
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「、
T2的平行平面〔设「＞T2〕，假设平面面积均为S,在 t时间内通过面积S的热量 Q免租下述表达式：
〔1〕
S（T T2）
h
式中，Q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
t
个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是 W (m K)。
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、下外
表的温度T1、T2, Ti、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
Q (Ti T2)r ⑵
t hB
式中，Rb为样品的半径，hb为样品的厚度。当热传导到达稳定状态时， Ti和T2的值不变，通过B盘上
外表的热流量与由铜盘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 Q。实验中，在读得稳定时Ti和T2后，即可将B盘移去，而使A盘的底面与铜盘P直接接
t
触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时的T2值假设干摄氏度后，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的冷却速率丄
t
T T3
,而 mc-^
t
T T3
就是铜盘P在温度为
Ta时的散热速率。但要注意，这样求出的 T是铜盘P在完全外表暴露于空气中的冷却速率，其散热外
t
表积为2 RB 2 Rphp。然而，在观察测量样品的稳态传热时，P盘的上外表是被样品覆盖着的，并未向
外界散热，所以当样品盘B到达稳定状态时，散热面积仅为： Rp 2 RPhP。考虑到物体的冷却速率与
它的外表积成正比，在稳态是铜盘散热速率的表达式应作如下修正：
Q T ( Rp 2 Rphp)
mc 丁
t t (2 Rp 2 Rphp)
将式〔3〕代入〔2〕，得
T (Rp 2hp)hB 1
t (2Rp 2hp)(Ti T2) RB
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