不良导体导热系数的测量实验1

实 验 报 告 评分:

少年班 系 07 级 学号 PB07000812 姓名 戴思远 日期 2008-12-15

一、实验题目: 实验1.2.1 不良导体导热系数的测量

二、实验目的:

本实验的目的是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率。

三、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:

dQdT???dS (1) dtdx2、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T1 和T2时,传热速率为:

T?TdQ???12SB (2) dthB2式中hB为样品厚度,SB??RB为样品上表面的面积,?T1?T2?为上 、下平面的温度差,?为

导热系数。

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少年班 系 07 级 学号 PB07000812 姓名 戴思远 日期 2008-12-15

由于传热速率很难测量,但当T1 和T2稳定时,传入橡胶板的热量应等于它向周围的散热量。 这时移去橡胶板,使加热盘与铜盘直接接触,将铜盘加热到高于T2约10度,然后再移去加热盘,让黄铜盘全表面自由放热。每隔30秒记录铜盘的温度,一直到其温度低于T2,据此求出铜盘在T2附近的冷却速率

dT。 dt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:

dQ?R?R?2h?dQ? (3) ?dt?R?2R?2h?dt式中

dQ?为盘自由散热速率。而对于温度均匀的物体,有 dtdQ?dT (4) ?mcdidt这样,就有

R?2hAdTdQ?mCucCuA? (5) dt2?RA?hA?dt结合(2)式,可以求出导热系数。

??mCucCuhB?RA?2hA?dT (6) ?22?RB?T1?T2??RA?hA?dtmCu、hB、RB、hA、T1和T2都可由实验测量出准确值,本实验所用的铜盘比热容为

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