1、電 導 率 的 測 定共十七頁簡介(jin ji) 熱導率 ：描述物質(wzh)熱傳導性質的一個物理量。 在科學實驗和工程技術中對材料的熱導率常用實驗的方法測定。大體上分為穩態法和動態法。 本實驗包括 兩個內容：用穩態發測不良導體的熱導率；用動態法測良導體的熱導率。共十七頁實驗(shyn)目的和要求1.學習兩種測量熱導率的方法，了解穩態法和動態法測熱導率的特點。2.熟悉基本熱學(rxu)儀器的使用，認識熱波、加強對波動理論的理解。3.了解用計算機實現實驗系統控制和數據記錄處理的特點。共十七頁實驗(shyn)原理熱傳導遵循(zn xn)的基本規律傅立葉定律： 傳熱速率Q/t 與該平面所在處的溫度

2、梯度成正比，與平面面積S 成正比。熱傳導 共十七頁二 穩態法測不良導體的熱導率：原理(yunl)公式： 穩態：經一段時間后，如果在樣品的傳熱方向各截面的傳熱速率Q/t相同，那么樣品內部將形成一個穩定的溫度(wnd)分布狀態。穩態時樣品上下溫度將各自停留在某個溫度。傳熱速率Q/t 和溫度梯度（dT/dt）是一個確定的值。 關鍵是使樣品內部形成穩定的傳熱狀態。共十七頁二 穩態法測不良導體的熱導率： 穩態時樣品內部形成穩定的溫度分布，加熱盤給樣品加熱多少熱量(rling)，就有多少熱量(rling)通過散熱盤散出。 穩態時樣品的傳熱速率 = 穩態時散熱盤散熱速率 注意：穩態時散熱盤溫度為TP ，且只

3、有下表面和側面參與散熱。共十七頁測量(cling)散熱盤的散熱速率 達到穩態后，將樣品取下，讓加熱盤 A 與散熱盤P 直接接觸，給散熱盤加熱。當散熱盤P的溫度(wnd)比高出10后，移走加熱盤A。散熱盤P向周圍散熱，在散熱盤散熱的過程中，每30秒記錄一次散熱盤溫度，測得散熱盤溫度隨時間變化的一組數據，利用該數據組繪制冷卻曲線。散熱盤P的冷卻曲線圖共十七頁 所有面參與散熱的散熱盤P的散熱速率與其冷卻(lngqu)速率的關系為： 部分面參與散熱的散熱盤P的散熱速率與其冷卻(lngqu)速率的關系為：不良導體 B 的熱導率為：共十七頁三 動態(dngti)法測良導體的導熱率 為了使問題簡化，令熱量沿

4、一維傳播，故將樣品制成棒狀，周邊隔熱( r)，取一小段樣品如圖: 根據熱傳導定律，單位時間內流過某垂直于傳播方向面積A的熱量，即熱流為 Q= KAdT/dx 其中K為待測材料的熱導率，dT/dx是溫度對坐標x的梯度。共十七頁 Q = -KAdT/dx 兩邊對坐標取微分有: d&= -KA（d2T/dx2）dx 根據能量守恒定律，任一時刻棒元的熱平衡方程為： CAdx(dT/dt)=d&=-KA(d2T/dx2)dx 其中C,分別為材料的比熱容與密度。 由此可得熱流方程: （dT/dt）=D(d2T/dx2 ) 其中D=K/c,稱為熱擴散系數。該式得解將把各點得溫度隨時間得變化表示(biosh)

5、出來，具體形式取決與邊界條件。共十七頁若令熱端的溫度按時間間諧變化，即 T=To+Tmsint 令一端用冷水冷卻，保持恒定低溫To，則原式的解也就是棒中各點的溫度為：其中To是直流成分，是線性成分的斜率，從本式中可以看出：）熱端（x=0）出溫度按間諧方式變化時，這種變化將以衰減波的形式(xngsh)在棒內想冷端傳播，稱為熱波，也就是溫度波。）熱波波速：）熱波波長：共十七頁因此在熱端溫度變化的角頻率已知的情況下，只要測出波速或波長就可以計算出D。然后由D=K/c計算出材料的熱導率K。 即：V2=2（K/C） 則：K=V2c/4f= V2cT/4其中f,T分別為熱端溫度按間諧變化的頻率(pnl)和

6、周期 共十七頁實驗(shyn)步驟一、穩態法測不良導體熱導率 1調整儀器裝置； 2控制實驗條件以使樣品盡快達到穩態， 記錄(jl)此時加熱盤和散熱盤溫度； 3測量散熱盤的散熱過程，記錄散熱盤溫度 隨時間變化的一組數據。共十七頁二、動態法測良導體熱導率實驗步驟（）打開自來水源，調節流量（250ml/min)。（）打開電腦，啟動“熱導率動態測量”程序。（）打開電源開關、主機(zhj)進入工作狀態。（）打開熱水，調節流量（250ml/min)。（）在程序中，在儀器操作面版上，選擇“程控”工作模式 。設置脈動熱源周期為180秒。選擇銅或鋁樣品進行測量。共十七頁二、動態(dngti)法測良導體熱導率（）

7、設置X，Y軸的單位坐標，X方向為時間，單位為秒；Y方向代表信號強度，單位為毫伏（與溫度相對(xingdu)應）。（）在“選擇測量點”欄中選擇8個測量點。（）按“操作”欄的“測量”鍵，儀器開始測量工作，在顯示屏上漸漸劃出T-t 曲線簇。上述步驟進行至少40-60分鐘系統穩定后，樣品內溫度也已經動態穩定，按“暫停”鍵，記錄數據（）按順序先關閉主機，再關閉電腦。（防止無水加熱而毀機）共十七頁數據處理1、用穩態法的實驗數據，計算不良導體的熱導率；2、用一元線性回歸方法(fngf)處理動態法實驗數據，求得熱波的傳播速度并進而求出熱導率，并估計不確定度。共十七頁內容摘要電 導 率 的 測 定。在科學實驗和工程技術中對材料的熱導率常用實驗的方法測定。大體上分為穩態法和動態法。2.熟悉基本熱學儀器的使用，認識熱波、加強對波動理論的理解。其中K為待測材料的熱導率，dT/dx是溫度(wnd)對坐標x的梯度。該式得解將把各點得溫度(wnd)隨時間得變化表示出來，具體形式取決與邊界條件。因此在熱