1、導(dǎo) 熱 系 數(shù) 的 測 量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑梅€(wěn)態(tài)法測定出不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。【實(shí)驗(yàn)儀器】導(dǎo)熱系數(shù)測定儀、銅-康導(dǎo)熱電偶、游標(biāo)卡尺、數(shù)字毫伏表、臺秤（公用）、杜瓦瓶、 秒表、待測樣品（橡膠盤、鋁芯）、冰塊【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個(gè)垂直于熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為h、溫度分別為Ti、T2的平行平面（設(shè)Ti>T2）,若平面面積均為S,在也t時(shí)間內(nèi)通過面積S的熱量厶Q免租下述表達(dá)式：S.：t(Ti -T2)(3-26-1)式中，罟為熱流量; 的兩平面的溫度相差，而 mc Tp：t即為該物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，在數(shù)值上等于相距單位長度1個(gè)單位時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過單位

2、面積的熱量，其單位是W (m K)。在支架上先放上圓銅盤P,在P的上面放上待測樣品B,再把帶發(fā)熱器的圓 銅盤A放在B上，發(fā)熱器通電后，熱量從 A盤傳到B盤，再傳到P盤，由于 A,P都是良導(dǎo)體，其溫度即可以代表 B盤上、下表面的溫度Ti、T2, Ti、T2分別 插入A、P盤邊緣小孔的熱電偶E來測量。熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶中的冰水 混合物中，通過“傳感器切換”開關(guān) G,切換A、P盤中的熱電偶與數(shù)字電壓表 的連接回路。由式（3-26-1 ）可以知道，單位時(shí)間內(nèi)通過待測樣品 B任一圓截面 的熱流量為(3-26-2)式中，Rb為樣品的半徑，hB為樣品的厚度。當(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， Ti和T2 的值不

3、變，遇事通過B盤上表面的熱流量與由銅盤 P向周圍環(huán)境散熱的速率相 等，因此，可通過銅盤P在穩(wěn)定溫度T2的散熱速率來求出熱流量。實(shí)驗(yàn)中，t在讀得穩(wěn)定時(shí)Ti和T2后，即可將B盤移去，而使A盤的底面與銅盤P直接接 觸。當(dāng)銅盤P的溫度上升到高于穩(wěn)定時(shí)的 T2值若干攝氏度后，在將A移開，讓 P自然冷卻。觀察其溫度T隨時(shí)間t變化情況，然后由此求出銅盤在T2的冷卻速，就是銅盤P在溫度為T2時(shí)的散熱速率。但要注意，這樣是銅盤P在完全表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為2二RB2二Rphp。然而，在觀察測量樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)， P盤的上表面是被樣品 覆蓋著的，并未向外界散熱，所以當(dāng)樣品盤 B達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，

4、散熱面積僅為： 二Rp - 2：Rphp。考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比， 在穩(wěn)態(tài)是銅盤散熱 速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正:2(3-26-3)(3-26-4):Q：T(二 Rp 2 二 Rphp)metAt h互2 (2兀Rp +2兀Rphp)將式(3-26-3)代入(3-26-2)，得at|(Rp +21%血1二 me2：t t J2 (2Rp 2h p )(T1 _ T2)二 Rb【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、測量p盤和待測樣品的直徑、厚度，測 p盤的質(zhì)量。要求：（1）用游標(biāo)卡尺測量待測樣品直徑和厚度，各測 5次。（2）用游標(biāo)卡尺測量p盤的直徑和厚度，測5次，按平均值計(jì)算p盤的質(zhì)量。（3）用電子秤稱

5、出p盤的質(zhì)量、2、不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量（1） 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將待測樣品放在散熱盤 p上面，然后將發(fā)熱盤A放在樣品盤B 上方，并用固定螺母固定在機(jī)架上，再調(diào)節(jié)三個(gè)螺旋頭，使樣品盤的上下 兩個(gè)表面與發(fā)熱盤和散熱盤緊密接觸。（2）在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端插入杜瓦瓶中，將熱電偶的 熱端分別插入加熱盤 A和散熱盤p側(cè)面的小孔中，并分別將其插入加熱 盤A和散熱盤p的熱電偶接線，連接到儀器面板的傳感器I、U上。分別用專用導(dǎo)線將儀器機(jī)箱后的接頭和加熱組件圓鋁板上的插座間加以連 接。（3）接通電源，在“溫度控制”儀表上設(shè)置加熱的上限溫度。 將加熱選擇開關(guān) 由“斷”打向“ 1-3”任意一檔，此時(shí)指示

6、燈亮，當(dāng)打向 3檔時(shí)，加溫速 度最快（4） 大約加熱40分鐘后，傳感器I、U的讀數(shù)不再上升時(shí)，說明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)， 每隔5分鐘記錄Vt1和Vr2的值（5） 在實(shí)驗(yàn)中，如果需要掌握用直流電位差計(jì)和熱電偶來測量溫度的內(nèi)容，可 將“窗期切換”開關(guān)轉(zhuǎn)至“外接”，在“外接”兩接線柱 上接上UJ36a 型直流電位差計(jì)的“未知”端，即可測量散熱銅盤上熱電偶在溫度變化時(shí) 所產(chǎn)生的電勢差。（6） 測量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率 山。移開銅盤A,取下橡膠盤，Z丿并使銅盤A的底部與銅盤P直接接觸，當(dāng)P盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值 VT2值若干度后，再將銅盤 A移開，讓銅盤P自然冷卻，每隔30秒記錄此 時(shí)的T2值。根據(jù)

7、測量值計(jì)算出散熱速率也t3、金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測量(1) 將圓柱體金屬鋁棒置于發(fā)熱圓盤與散熱圓盤之間。Q：t(2) 當(dāng)發(fā)熱盤與散熱盤達(dá)到穩(wěn)定的溫度分布后， 、T2值為金屬樣品上下兩個(gè) 面的溫度，此時(shí)散熱盤P的溫度為T3值。因此，測量P盤的冷卻速率為(3-26-5)由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為.AT二 mcT 3(RP 2hP) h 1(2Rp 2hp) (-T2)黍(3-26-6)=0.12767測T3值時(shí)可在Ti、T2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，將插在發(fā)熱圓盤與散熱圓盤中的熱電偶取出, 分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中進(jìn)行測量。【數(shù)據(jù)記錄及處理】1、銅的比熱容c=393J/(kgC)1散熱盤P:質(zhì)量m= 9。92 g半徑

8、RDp 6.5。4 cm12345Dp / cm13.00012.99213.00213.00613.004Hp/ cm0.7800.7760.7180.7800.7761橡膠盤：半徑 Rb=DB 二 6.5002 cm212345Db / cm12.96013.04012.96013.06213.000hB / cm0.7800.8020.7820.7900.796穩(wěn)態(tài)時(shí) Ti、T2 的值，Ti=2.84T2= 1.96412345Vti2.882.862.842.822.80Vt21.711.711.701.681.67散熱速率:時(shí)間/ s3060901201501802102402703