热导系数的测量

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1、实验名称：热导系数的测量实验目的:了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数并用作图法求冷却速度・实验原理：1,导热系数当物体内存在温度梯度时，热量从高温流向低温，谓之热传导或传热，传热速率正比于温度梯度以及垂直于温度梯度的面积，比例系数为热导系数或导热率：—=-X—dSdtdx2,不良导体导热系数的测量厚度为h、截面面积为S的平板形样品（橡胶板）夹在加热圆盘和黄铜盘之间。热量由加热盘传入。加热盘和黄铜盘上各有一小孔，热电偶可插入孔内测量温度，两面高低温度恒定为T和T2时，传热速率为dQ.Ti—T2S=—/・dth由于传热速

2、率很难测量，但当Ti和兀稳定时，传入橡胶板的热量应等于它向周围的散热量。dQdQ传入dtdt通过测量散热速率来间接测得到热速率3测量散热速率测量散热速率与测量冷却速率有如下关系铜盘在稳态传热时，通过其下表面和侧面对外放热；而移去加热盘和橡胶板后是通过上下表面以及侧面放热。物体的散热速率应与它们的散热面积成正比，兀（+）'dQ'RR+2h,dQ散热'丿冷却（3dtR2R2hdt而对于温度均匀的物体，有dQdTmedtdt+所以x7T-+mch(R2h)dT=铜铜AA22R(TT)(Rh)dt体的物理量)(A代表铜盘的物理量启代表不良导实验记录试验

3、仪器及规格游标卡尺量程150mm精度0.02mm秒表毫伏电压表C=0.3709kJ/kg.k铜室温26.3°C测量铜盘A与样品B的物理规格A盘的直径Da测量次数1234(5A盘的直径DAcm13.21013.20813.21013.210A盘的厚度hAAAA盘的厚度hAGHl11.0501.044O1.04641.046ba盘的质量m1151.5g铜B盘的直径Db测量次数113.032213.03634-4^0365B盘的直径DBcmB盘的厚度hB测量次数12345B盘的厚度hBcm测量温度变化热电压差纪录寻找平衡温度吋间024681012热电压

4、TmV4.014.034.054.064.084.094.10热电压T2mV2.592.602.622.642.642.652.66■0+H-t4-T6-20-22-24-26热电压TimV-khh-trrtf'』4.124.13naa4.14nqc4.15n-7n4.16a"7C4.17744.19"7彳HiIK12mv2.orZ.ooz.oyUJ时间28303234363840热电汗TmV420J4214214234g4%1热电压TmV9722722722.742752742稳态温度Ti4.23mVT22.741V测量冷却速率时间，0,30.

5、60,90J20J50「80IrrTTrT热电压T__mV23：143.093.05~5701—2:952.912.86-mW-2te-^40-1270-^oo-350-^60-390热电压CmV2.812.772.732.692.652.612.5764^r42Q^450^430^540^540^570r-600热电压TmV22.542.502.48数据处理（一）A盘的直径DAD=13.209cmA标准差0.001cmA类不确定度为a0.001—一V一U-tr■3.18r■0.002cma0.9577△n4疙=bV1.960.002cmB类不确

6、定度为误差合成b22uuu30.003cmP0.95>P>0.95>P0.95>测量结果Da13.2090.003cmQ=（二）A盘的厚度k=1.046cm标准差0.002cmxB类不确定度为逞差合成测量结果Ha=u(0.95uA类不确定度为a搖20.003cm40.002)0.002cm>P0.95nP0.95>uDA1.04630.004cm0.004cmP0.95P0.95a（三）B盘的直径JDBDb=13.035cm标准差0.002cmut3.180.003cmA类不确定度为a0.95n4h0.002uDk1.960.002cmB类不确定

7、度为h0.95uc3P0.95误差合成uuDaA测量结果Db=1(3.0352+2=0.004Ucmb0.004dm>P0.95P0.95>（四）B盘的厚度hBhB=0.736cmCF=标准差0.002cmo=x『3.18P>0.95A类不确定度为X误差合成0.003cm>P—0.95k[0.002cm=0閱+=C3乞2Q.004UUcmaba0.95a=—n=buB类不确定度为b=(uDA测量结果Db0.7360.004cm戶0.95P0.95（五）寻找稳态热电压由实验数据记录，在30至38分钟之间，热电压变化小于0.03mV,所以认为此时已经

8、热传导平衡读出稳态热电压的值稳态温度Ti4.23mVT22.741V（六）寻找冷却速度选取在稳态热电压上下各6个数据作图拟合，线性回归计