大学物理实验报告-金属导热系数的测量.docx

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大学物理实验报告-金属导热系数的测量
高校物理试验报告


课程名称:高校物理试验
试验名称：金属导热系数的测量
学院名称：机电工程学院
专业班级：车辆工程2
大学物理实验报告-金属导热系数的测量
高校物理试验报告


课程名称:高校物理试验
试验名称：金属导热系数的测量
学院名称：机电工程学院
专业班级：车辆工程151班
同学姓名：吴倩萍
学号：5902415034
试验地点：基础试验大楼D103
试验时间：第一周周三下午15：45开头

一、试验目的：
用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
二、试验仪器：
TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。
三、试验原理：
1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程。该方程表明，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?t时间内通过面积S的热量?Q满足下述表达式：?QT1?T2??S?th?Q（8-2），式中?t为热流量，λ为该物质的热导率（又称作导热系数）。
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λ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W/(m〃K)。本试验仪器如图所示。在支架D上先放置散热盘P，在散热盘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，在样品B上、下分别有一小孔，可用热电偶测出其温度T1和T2。由式（8-1）可以知道，单位时间通过待测样品B任一圆截面的热流量为
?QT1?T2???RB2（8-2),式中RB为样品半?thB径，hB为样品上、下小孔之间的距离，当热传导达到稳定状态时，T1和T2的值不变，于是通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向四周散热的速率相等，因此，可通过铜盘P在稳定温度T3时的散热速率来
?Q求出热流量?t。试验中，在读得稳定时的T1、T2和T3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值T3若干摄氏度后，再将圆盘A移开，让铜盘P自然冷却，观看其温度T随时间t的变化状况，然后由此求出铜盘在
?TT3的冷却速率?tT?T2，而
mc?T?tT?T2??Q?t（m为铜盘P的质量，c为铜
材的比热容），就是铜盘P在温度为T3时的散热速率。但要留意，这
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?T样求出的?t是铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表
面积为2πR2P+2πRPh（其中RP与hP分别为铜盘的半径与厚度）。然而，P在观看测试样品的稳态传热时，P盘的上表面（面积为πR2P）是被样品掩盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时
2?Q?T(?RP?2?RPhP)?mc2?t?t(2?R?2?RPhP)（8-3）P铜盘散热速率的表达式应作如下修正
将式（8-