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金属导热系数测量实验报告

(5)记录散热盘P的直径、厚度、质量和金属圆筒的直径、长度。
5、实验数据记录和处理
铜的比热 铜盘质量
铜盘直径D=12.76cm( )铜盘厚度 0.72cm
橡胶盘直径12.95cm橡胶盘厚度0.8cm
铝棒直径3.9cm( )铝棒长度9.0cm( )
达到稳态后测量的数据如下
序次
1
2
3
4
5
平均值
U1/m V
(3)接通电源,将加热开关置于高档,大约加热90分钟后,传感器Ⅰ的读数不再上升时,说明已达到稳态,开始计时,每隔2分钟记录UT1和UT2的值。
(4)测量散热盘在稳态值T3附近的散热速率 。移开加热盘A,先将两测温热端取下,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P盘的温度上升到高于稳态值VT3值的电势约0.2mV时,再将铜盘A移开,让铜盘P自然冷却,每隔30秒记录此时的T2值。
则散热速为 =-k=0.002
由记录的以下数据
6、误差分析
1.读数存在误差,并且可能并没有达到稳态就开始读数记录。
2.实验室空气流动造成少量热量散失。
3.没有做到金属圆通与散热加热盘紧密接触,对实验影响较大。
七、思考题:
(1)稳态法测导热系数稳态是什么?怎样判断是否达到稳态?
答:稳态是指热量传导时传热等于散热,金属处于温度不变的动态平衡的稳定状态。
答:散热速率
(4)热电偶测量温度是通过热电势与温度的关系得到温度值,本实验中热电势计算?
答:因为这样计算更加减少了计算量,更加方便,而且通过热电势与温度关系计算出的温度也是有一定的误差的,转化步骤增多,实验误差更大。
8、原始数据
(2)
式中, 为样品的半径, 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时,T1和T2的值不变,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 ,就是铜盘P在温度为T3时的散热速率。但要注意,这样求出的 是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷却速率,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下修正:
T1与T2的数值在10min内的变化小于0.03mV,表明已经达到稳态。
(2)阐述热电偶测量温度的原理?
答:热电偶测温的基本原理是热电效应。把任意两种性质不同的导体或半导体连接成闭合回路,如果两接点的温度不同,在回路中就会产生热电动势,形成热电流,这就是热电效应。
(3)实验中时测传热速率还是测散热速率?
2.32
2.33
2.35
2.36
2.37
2.35
U2/m V
2.10
2.12
2.13
2.14
2.15
2.13
稳态时T3对应的U3=2.20mV
时间/s
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
U3/m V
2.28
2.22
2.15
2.08
2.02
1.96
1.90
1.84
1.79
1.74
画出电势时间图像如下
金属导热系数测量实验报告
姓名:陈岩松
学号:5501215012
学院:高等研究院
班级:15级本硕实验班
一、实验目的:
1.掌握稳态法测定金属良导热体的导热系数。
2.了解物体散热速率和传热速率的关系。
3.理解温差热电偶特性。
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T1>T2),若平面面积均为S,在 时间内通过面积S的热量 免租下述表达式:
(3)
将式(3)代入(2),得
三、实验仪器:
TC-3导热系数测定仪、杜瓦瓶
四、实验内容和步骤:
(1)先将两块橡胶盘套在金属圆通的两端,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,使金属圆筒与加热盘A及散热盘P紧密接触。
(2)在杜瓦瓶中放入自来水,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I、II上。
(1)
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1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是 。
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、T2,T1、T2分别插入金属圆筒边缘小孔的热电偶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(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
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