不良导体导热系数的测定

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1、《基础物理》实验报告学院：国际软件学院专业：软件工程2010年12月20日实验名称不良导体导热系数的测定姓名王冰华年级/班级2010级学号2010302580052一、实验目的四、实验内容及原始数据二、实验原理五、实验数据处理及结果（数据表格、现象等）三、实验设备及工具六、实验结果分析（实验现象分析、实验中存在问题的讨论）一、实验目的1）学习平板法测量不良导体导热系数的方法2)掌握在科学实验室平台上利用计算机和热电偶测量温度的方法3)学习根据动态平衡的原理测定热流速率的方法二、实验原理1．稳态平板法。根据热传导理论，当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导：其中λ就是导热系

2、数。2、不良导体导热系数的测量样品为一平板，当上下表面温度稳定在T1、T2，以hB表示样品高度，SB表样品底面积：由于温差稳定，那么可以用A在T2附近的dT/dt（冷却速率）求出dQ/dt。根据散热速率与散热面积成正比，则又根据有从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。三、实验设备及工具导热系数测定仪、杜瓦瓶、电热偶、游标卡尺、直流电压放大器四、实验内容及原始数据（一）实验内容1、用游标卡尺测量A、B两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）；2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至200V左右进行加热20分钟左右（对应T1电压值大约在3.20-3.40mV）；3、将电压调至1

3、50V左右，寻找稳定的温度（电压），使得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV，记录稳定的两个电压值；4、直接加热A板，使得其温度相对于T2上升10度左右；5、每隔30s记录一个温度（电压）值，取相对T2最近的上下各6个数据正式记录下来；6、整理仪器；数据处理。（二）原始数据几何尺寸测量：直径（mm）厚度（mm）序号123123A板132.16132.16132.1810.3010.2810.28B板131.92131.90131.928.108.128.12A、B板的几何尺寸测量结果A质量m=1108.6g，比热容c=0.3709kJ/kgK。稳定温度（实际是

4、电压值）：T1：2.97mVT2：2.09mVA盘自由散热过程中：序号123456T（用电压，mV）2.272.242.212.182.152.12序号789101112T（用电压，mV）2.072.042.011.991.961.93自由散热温度（最接近T2的12个）五、实验数据处理及结果（数据表格、现象等）将导热系数的公式变形为A盘直径的平均值B盘直径的平均值A盘厚度的平均值B盘厚度的平均值利用ORIGIN作图得到dV/dt：图一：A盘散热过程线形拟合图LinearRegressionforData1_B:Y=A+B*XParameterValueError---------

5、---------------------------------------------------A2.971280.00413B-0.001562.12215E-5------------------------------------------------------------RSDNP-------------------------------------------------------------0.999070.0076112<0.0001-----------------------------------------------------------

6、-从中得到dV/dt=1.56×10-3mV/s于是计算有：测量列DA的标准差为取P=0.68，查表得t因子tP=1.32，那么测量列DA的不确定度的A类评定为仪器（游标卡尺）的最大允差Δ仪=0.02mm，人读数的估计误差可取为Δ估=0.02mm（一格），于是有游标卡尺为均匀分布，取P=0.68，故DA的不确定度的B类评定为于是合成不确定度类似可以计算得（P均为0.68）：U（DB）=0.04mm，U（hA）=0.05mm，U（hB）=0.04mm。对于电压V的测量，由于在10min内允许0.03mV的波动，那么就认为U（V1）=U（V2）=0.03mV/3=0.01mV（均匀分

7、布）。根据ORIGIN作图结果有U（dV/dt）=2.12×10-5mV/s。由计算公式以及不确定度的传递规律，有整理后就得到（P=0.95）于是最终结果表示成六、实验结果分析（实验现象分析、实验中存在问题的讨论）试分析实验中产生误差的主要因素。答：一般来讲，热学实验中最大的误差是热量的耗散，这导致了在普通实验条件下对于热量的测定是很不准确的，这是一个很难避免的系统误差。根据实验过程和公式，知道实验中由测量带来的误差会体现在对物体几何尺寸的测量、温度（电压）的测定（此时把材料的质