北航物理实验研究性报告.doc

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1、.北航物理实验研究性报告实验题目：稳态法测不良导体的热导率题目代号：1022第一作者：李晓成14151093第二作者：陈继伟14151077word范文.一、摘要由于温度不均匀，热量从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导。导热系数是表征物质热传导性质的物理量。按傅里叶定律，其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量；材料结构的变化与所含杂质对导热系数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常需要由实验具体测定。测量导热系数的方法一般分为两类：一类是稳态法，另一类是动态法。二、关键词稳态法傅里叶导热方程

2、式热电偶温差计不良导体热导率三、实验基本要求1．了解热传导现象；2．学习用稳态法测不良导体的导热系数；﹒3．学会用作图法求冷却速率。四、实验原理所谓稳态法，就是利用热源在待测样品内部形成不随时间改变的稳定温度分布，然后进行测量。1882年Fourier给出了热传导的基本公式——Fourier导热方程。方程指出，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h、温度分别为Ѳ1、Ѳ2的平行平面（Ѳ1>Ѳ2），若平面面积为S，则在δt时间内通过面积S的热量δQ满足下述方程：δQ=kSθ1−θ2(1)δth式中，δQ/δt为热流强度，k称为该物质的热导率（又称

3、导热系数），单位为W(m∙k).本实验装置如图1所示。在支架D上依次放上圆铜盘P、待测样品B和厚底紫铜圆盘A。在A的上方用红外灯L加热，使样品上、下表面分别维持在稳定的温度Ѳ1、Ѳ2，Ѳ1、Ѳ2分别用插入在A、P侧面深孔中的热电偶E来测量。E的冷端浸入盛于杜瓦瓶H内的冰水混合物中。数字式电压表F用来测量温差电动势。由式（1）知，单位时间通过待测样品B任一圆截面的热流量为δQkπd2θB1−θ2=(2)δt4hB式中，dB为圆盘样品的直径，hB为样品厚度。当传热达到稳定状态时，通过B盘上表面的热流量与由黄铜盘P向周围环境散热的速率相等。因此，通过求黄铜盘

4、P在稳定温度Ѳ2时的散热速率来求热流量δQ/δt。因此，在读到稳定的Ѳ1、Ѳ2后，将B移去，使A直接与P接触。当P的温度上升到高于稳定时读数Ѳ2若干度后，再将A移开，让P自然冷却。测量word范文.δθδθ其温度随时间的变化，求得δt

5、θ=θ2，而mPcδt

6、θ=θ2(mP为黄铜盘P的质量，c为其比热容）就是黄铜盘在Ѳ2时的散热速率。但在观测样品稳态传热时，P盘上表面是被样品覆盖着的。所以稳态黄铜盘散热速率表达式修正如下：δQδθπd24+πdPhPP=mPc2(3)δtδtπdP2+πdPhP将式（3）代入式（2），得：δθdP+4hPhP2k=mP

7、c(4)δtdP+2hPθ1−θ2πd2B五、实验仪器电子天平、数字三用表、冰、保温杯、停表、稳态法实验装置等。六、实验步骤1：用游标卡尺多次测量铜盘，样品的直径，厚度，用电子天平测铜盘的质量。2：在杜瓦瓶中装冰水混合物，按电路图连接电路。（注意：圆筒发热体A盘侧面和散热盘P的侧面，都有供安插热电偶的小孔，安放发热盘时此二小孔都应与杜瓦瓶在同一侧，以免路线错乱。热电偶插入小孔时，插到洞孔底部，保证接触良好。热电偶冷端插入浸于冰水中的细玻璃管内，玻璃管内也要灌入适当的硅油。）3：打开加热器开关，打开风扇，为缩短达到稳态的时间，可先将热板电源电压打在220

8、V档，当数分钟后Ѳ1≈4.00mV再将开关拨至110V档。然后每隔5分钟读一下温度，当10min内，样品圆盘上、下表面温度Ѳ1、Ѳ2示值都不变时，即可认为达到稳定状态，记录此时的Ѳ1、Ѳ2值。4：抽出样品，关闭风扇，让底盘C与散热盘P直接接触，加热P盘，当温度上升十摄氏度左右时（即热电偶示值大于稳态时Ѳ2值0.42mV左右）移去发热体。5：让P盘自然冷却，每隔30s读一次P盘的温度（读电压表示数）示值，由邻近Ѳ2值δθ的温度数据中(左右各读5次）。求出冷却速率δt

9、θ=θ2。6：整理实验器材，结束实验。七、数据记录铜的比热容C=393.6J/(Kg·K

10、)圆盘B、黄铜盘P的尺寸、质量：项目12345平均值mp/g900.48900.52///900.50dp/mm129.30129.62129.44129.50129.36129.36word范文.hp/mm7.607.687.727.907.867.752dB/mm128.20128.24128.40128.46128.34128.328hB/mm8.808.608.308.368.708.54上下板稳定后温度：上板Ѳ13.40mv下板Ѳ21.75mv铜板自然冷却过程中温度变化：时间/s0306090120150180210温度/mv2.172.09

11、2.011.941.881.811.751.69续表时间/s24027030033036039