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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划物体导热系数的测量实验报告实验用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告一、实验目的.用稳态平板法测定不良导体的导热系数.利用物体的散热速率求传热速率.二、实验器材.实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表.三、实验原理.导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向进行时，热传导的基本公式可写为dTdQ=?-它表示在dt时间内通过dS面积的热量dQ为导热系数，它的大小由物体?dT本身的物理性质决定，单位为W?1?1，它是表征物质导热性能
2、大小的物理量，式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行.在图中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触，热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热的情况下，在?t时间内，通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为?-式中，?为匀质圆板两板面的恒定温差，若把式写成?Q=?=?-的形式，那么?便为待测物的导热速率，只要知道了导热速率，由式即可求出.实验中，使上铝盘A和下铜盘P分别达到恒定温度?1、?2，并设?1?2，即热量由上而下传递，通过下铜盘P向周围散热.因为?1和?2不变，所以，通
3、过B的热量就等于C向周围散发的热量，即B的导热速率等于C的散热速率.因此，只要求出了C在温度?2时的散热速率，就求出了B的导热速率?.因为P的上表面和B的下表面接触，所以C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设为?，而实验中冷却曲线是C全部裸露于空气中测出来的，即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为?全，根据散热速率与散热面积成正比的关系可得?部全=?部全-式中，?为?部面积的散热速率，?为?全面积的散热速率.而散热速率?就部全部?等于式中的导热速率，这样式便可写作?=?部-设下铜盘直径为D，厚度为，那么有?部?全?2=?+?2=2?+?-?由比热容的基本定义c=?，
4、得Q=cm?，故?cm?=全-将式、式代入式得?+4?=?部-将式代入式得=?(?+4?)?(?1?2)(?+2?)/2-式中，m为下铜盘的质量，c为下铜盘的比热容.四、实验内容.用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度和待测物厚度L，然后取其平均值.下铜盘质量m由天平测出，其比热容c=102?kg?1.实验时，先将待测样品放在散热盘P上面，然后将发热铝盘A放在样品盘P上方，再调节三个螺栓，使样品盘的上下两个表面与发热铝盘A和散热铜盘P紧密接触.将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中，并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝盘上的插座加以连接
5、.为了保证温度测量的准确性，采用同一个温度传感器测温，在需要测量发热盘A和散热盘P温度时，采用手动操作，变换温度传感器的测温对象.接通电源，在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度.按加热开关，如果仪器上限温度设置为100，那么当传感器的温度达到100，大约加热40分钟后，发热铝盘A、散热铜盘P的温度不再上升时，说明系统已达到稳态，这时每间隔5分钟测量并记录?1和?2的值.测量散热盘在稳态值?2附近的散热速率.移开发热铝盘A，取下待测盘，并将发热铝盘A的底面和铜盘P直接接触，当P盘的温度上升到高于稳态值?2值若干度后，再将发热铝盘A移开，让散热铜盘P自然冷却.这时候，每隔30s记录此时的?2值并
6、记录.五、实验数据记录与处理.表一下铜盘直径、厚度，待测物厚度实验结果记录表下铜盘质量为m=655g.取平均值，稳态时，?1=、?2=.表三测下铜盘散热速率实验结果记录表利用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率为K=?1.由式，得待测样品的导热系数为?(?+4?)=12六、误差分析.系统误差1.由于实验仪器本身存在的缺陷，如加热铝盘的保温性能不佳，导致产生误差.2.未考虑待测样品侧面向周围环境散发热量所导致的实验误差.3.环境温度改变导致实验中系统难以达到稳态.偶然误差1.在用游标卡尺测量铜盘和待测盘直径与厚度时，由于人为原因导致的测量不准确.可通过多测几次取平均值的方法来减小该误差.2.
7、降温过程中观察温度示数时造成的实验误差.七、实验结论.在误差允许范围内，通过稳态平板法测得该待测样品的导热系数为=王飞虎物理学弘毅班XX3010XX0大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称：金属导热系数的测量学院名称：机电工程学院专业班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学号：实验地点：基础实验大楼D103实验时间：第一周周三下午15：45开始一、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、实验仪器：TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。三、实验原理：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
8、导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面，式中?t为热流量，为该物质的热导率。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/(mK)。本实验仪器如图所示。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，就是铜盘P在温度为T3时的散热速率。但要注意，这?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
9、散热表面积为2R2P+2RPh。然而，P在观察测试样品的稳态传热时，P盘的上表面是被样品覆盖着的。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)P铜盘散热速率的表达式应作如下修正将式带入式，得?mc?T(RP?2hP)?hB1?2?t(2RP?2hP)(T1?T2)?RB四、实验内容：1、先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端，并在金属圆筒两端涂上导热硅胶，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，使金属圆筒与加热盘A及散热盘P紧密接触。2、在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中，热端分别插入
10、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，放传感器的温度T1对应的热电势约为时，再将加热开关置于低档，约40min。4、待达到稳态时，每隔2min记录T1和T2的值。5、测量记录散热盘P的温度T3。6、测量散热盘P在稳态值T2附近的散热速率：移开加热盘A，先将两侧温热端取下，再将T2的测温热端插入散热盘P的侧面小孔，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T3的值对应的热电势约时，再将加热盘A移开，让散热盘P自然冷却，每隔30s记录此时的U3值。7、用游标卡尺测量金属圆筒的直径和厚度，
11、各5次。8、记录散热盘P的直径、厚度、质量。五、数据与结果：铜的比热容：c=calg-1-1铜盘质量：m=822g直径：2RP=cm厚度：hP=cm橡胶盘直径：cm厚度：cm铅棒直径：2RB=cm长度：hB=cm稳态时T1、T2对应的热电势的数据：稳态时T3对应的热电势U3=mV?U?散热速率mvs-1将数据代入公式?mc?T(RP?2hP)?hB1?2?t(2RP?2hP)(T1?T2)?RB可得：=calcm-1s-1-1=102Js-1m-1K-1不确定度u=六、误差分析：1.由于实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差等因素所造成；2.实验中所使用的铝纯度及杂质未知；3.在实验过程中发现
12、，热电偶的两端在插入时深浅对实验有一定的影响，过程中无法保持在同一深度，故测量的数据可能存在偏差；4.对于?T的计算方式上，可能存在偏差，分析如下：T未必满足线?t性关系，故使得计算上存在误差。七、附上原始数据：导热系数的测量【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品、冰块【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，若平面面积均为S，在?t时间内通过面积S的热量?Q免租下述表达式：(T?T2)?Q?S1?th?Q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?t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，其单位是式中，W(m?K)。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
