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1、南 昌 大 学 物 理 实 验 报 告课程名称： 大学物理实验 实验名称： 金属导热系数 学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 实验地点： 座位号： 实验时间： 1、实验目的：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、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T1、 T2 的平行平面（设 T1T2），若平面面积均为 S，在 时间内通过面积 S 的热量 免租下述表tQ达式：（3-26-1）hTStQ)(21式中， 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tQ1 个单位时，单位时间内通过单
2、位面积的热量，其单位是 。)(KmW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、下表面的温度 T1、T 2，T 1、 T2 分别插入 A、P 盘边缘小孔的热电偶 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（3-26-1 ）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(3-26-2)21)(BRhtQ式中，R B 为样品的半径
3、，h B 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时，T 1 和 T2 的值不变，遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘 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 。实验中，在读得稳定时 T1 和 T2 后，即可将 B 盘移去，而使 A 盘的底面t与铜盘 P 直接接触。当铜盘 P 的温度上升到高于稳定时的 T2 值若干摄氏度后，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 ,而 ,2Tt2Ttmc就是铜盘 P 在温度为 T2 时的散热速率。但要注意，这样求出的 是铜盘 P 在完全表面暴露
4、于空2Tt气中的冷却速率，其散热表面积为 。然而，在观察测量样品的稳态传热时，P 盘的上表BhR2面是被样品覆盖着的，并未向外界散热，所以当样品盘 B 达到稳定状态时，散热面积仅为：。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，在稳态是铜盘散热速率的表达式应作如PPhR2下修正： (3-26-3)2(2PPpThRtmctQ将式（3-26-3 ）代入（3-26-2），得(3-26-4)21)(2 BPpTTtc3、实验仪器：TC-3 型导热系数测定仪、杜瓦瓶、待测金属四、实验内容和步骤：（1）先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端，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，
5、使金属圆筒与加热盘 A 及散热盘 P 紧密接触。（2）将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中，热端分别插入金属圆筒侧面上、下的小孔中，并分别将热电偶的接线连接到导热系数测定仪的传感器、上。（3）接通电源，将加热开关置于高档，当传感器的温度 对应的热电势约为 3.5mV 时，再将加热1T开关置于抵挡，约 40min。（4）待达到稳态时（ 与 的数值在 10min 内的变化小于 0.03mV），每隔 2min 记录 和 的值。1T2 1T2（5）测量记录散热盘 P 的温度 。3（6）测量散热盘 P 在稳态值 附近的散热速率 ：移开加热盘 A，先将两侧热端取下，再将 的测2tT 2温热端插入散热盘 P 的侧面小
6、孔，取下金属圆筒，并使加热盘 A 与散热盘 P 直接接触，当散热盘 P 的温度上升到高于稳态 的值对应的热电势约 0.2mV 时，再将加热盘 A 移开，让散热盘 P 自然冷却，每3T隔 30S 记录此时的 值。U五、实验数据与处理铜盘质量：801g、铜盘直径：12.77cm、铜盘厚度：0.70cm、铝棒直径 3.9cm、铝棒长度：9.0cm稳态时 、 对应的热电势的数据：（转换见附录的分度表）1T2序次 1 2 3 4 5 平均值/mV1U2.76 2.76 2.76 2.76 2.77 2.762/mV22.46 2.46 2.47 2.47 2.47 2.466稳态时 对应的热电势数据 =
7、2.31mV3T3U散热速率： =0.0019/mvtU1s时间/s 30 60 90 120 150 180 210 240/mV32.25 2.19 2.13 2.07 2.01 1.95 1.90 1.85186.7825 E=93.4%21)(2(BPRThRtTmc6、思考题：1.盘在加热过程中会有热的损失，要保证测量时已经达到了稳态。如果没有稳态，会有误差。测温元件的测量误差。人为误差，如人流的走动等也会引起误差。2.稳定传热是指在传热方向上,各地点的温度不随时间而变.这时,传热速率不随时间而变,是个定值,可以测定.如果不是稳定传热,则在传热方向上各点的温度随时间而变,传热速率也随时间而变,也就是说,单位时间的传热量是随时间而变的.你只能测定某个时间区间的传热量,而不能测定某个时刻的即时传热量.所以在传热速率测定的时候要求稳态。3.（1）增加空气流量，强化换热（2）强制对流的化热系数远大于自然对流，即为强化换热；如果不工作了，又如果你的实验发热大，散热量达不到要求，可能会是你的实验元件过热烧毁或者爆炸。七、附上原始数据：
