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1、1,稳态法测量不良导体的导热系数武汉科技学院理学院物理实验教学中心,大学物理实验,2,实验内容,基本要求,简介,实验原理,3,热导率：描述物质热传导性质的一个物理量。,简 介,在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态法测量不良导体热导率。,通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法,体会使用参量转换法的设计思想，掌握用热点偶测量温度的方法。,实验原理,一 热传导遵循的基本规律傅立叶定律：,传热速率Q/t 与该平面所在处的温度梯度成正比，与平面面积S 成正比。,热传导,注：该公式稳态法测量样品热导率的原理公式,5,二 稳态法测不良导体的热
2、导率：,原理公式：,稳态：经一段时间后，如果在样品的传热方向各截面的传热速率Q/t相同，那么样品内部将形成一个稳定的温度分布状态。稳态时样品上下温度将各自停留在某个温度。传热速率Q/t 和温度梯度（dT/dt）是一个确定的值。,关键是使样品内部形成稳定的传热状态。,6,找稳态？,接通电源，打开主机底部小风扇，形成稳定的散热环境，将加热盘供电电压调到220V，加热10分钟，将加热盘供电电压调到110V，然后5分钟记录一组样品上下表面温度，若在10分钟内，样品上下表面温度不变，则样品达到稳态，记录（TA，TP）。,7,热电偶测温原理：,热电偶是利用温差电效应制成的测温元件，它是由两种不同的金属焊接
3、而成的回路。当两接点a、b的温度不同时，在闭合回路中会产生电动势，该电动势称为温差电动势。,热电偶测温原理图,实验采用铜康铜热电偶，=4.2mv/100,怎样测温度？,8,稳态时样品内部形成稳定的温度分布，加热盘给样品加热多少热量，就有多少热量通过散热盘散出。,稳态时样品的传热速率=稳态时散热盘散热速率,注意：稳态时散热盘温度为TP，且只有下表面和侧面参与散热。,9,散热盘P的冷却曲线图,达到稳态后，将样品取下，让加热盘 A 与散热盘P 直接接触，给散热盘加热。当散热盘P的温度比高出若干度后，移走加热盘A。散热盘P向周围散热，在散热盘散热的过程中，每秒记录一次散热盘温度，测得散热盘温度随时间变
4、化的一组数据，利用该数据组绘制冷却曲线。,测量散热盘的散热速率,0.8mV 0.mV,10,所有面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的关系为：,部分面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的关系为：,不良导体 B 的热导率为：,11,1调整仪器装置；,2控制实验条件以使样品尽快达到稳态，记录此时加热盘和散热盘温度；,3测量散热盘的散热过程，记录散热盘温度 随时间变化的一组数据。,实验内容,12,电压表使用前要调零。测量散热盘散热过程前取出样品时，应先切断电源并注意防止烫伤。做完实验要整理好实验台，关掉所有电源。,注意事项,13,一、数据记录,样品尺寸（见实验台标签）稳态时加热盘 TA=_，散热盘 TP=_散热盘冷却过程,基本要求,14,1在坐标纸上绘制散热盘的冷却曲线（Tt曲线），根据作图法求出散热盘的冷却速率。,2计算橡皮的热导率。,二、数据处理,15,谢谢,
