热导率的测量1

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1、技术物理系*1实验内容实验内容 基本要求基本要求实验简介实验简介 实验原理实验原理2 热导率热导率：描述物质热传导性质的一个物理量。描述物质热传导性质的一个物理量。简简 介介 在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的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。本实验采用方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态稳态法法测量测量不良导体不良导体热导率。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通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法,体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会使用参量转换法的设计思想，掌握用热点偶测量

2、温度的方法。方法。3实验原理实验原理 一一 热热传导遵循的基本规律传导遵循的基本规律傅立叶定律：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注：该公式稳态法测量样品热导率的原理公式4二二 稳态法测不良导体的热导率：稳态法测不良导体的热导率：原理公式：原理公式：稳稳态态：经经一一段段时时间间后后，如如果果在在样样品品的的传传热热方方向向各各截截面面的的 传传 热热 速速 率率Q/t相相同同，那那么么样样品品内内部部将将形形成成一一个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

3、温度梯度（dT/dt）是一个确定的值。关键关键是使样品内部形成是使样品内部形成稳定的传热状态稳定的传热状态。5 找稳态找稳态？接通电源，打开主机底部小风扇，接通电源，打开主机底部小风扇，形成稳定的散热环境，将加热盘供电电形成稳定的散热环境，将加热盘供电电压调到压调到220V，加热，加热10分钟，将加热盘供分钟，将加热盘供电电压调到电电压调到110V，然后，然后5分钟记录一组样分钟记录一组样品上下表面温度，若在品上下表面温度，若在10分钟内，样品分钟内，样品上下表面温度不变，则样品达到稳态，上下表面温度不变，则样品达到稳态，记录（记录（TA，TP）。6 热电偶测温原理：热电偶测温原理：热电偶是利

4、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 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样品的传热速率=稳态时散热盘散热速率稳态时散热盘散热速率 注意：注意：稳态时散热盘温度为TP ，且只有下表面下表面和和侧面侧面参与散热。8散热盘P P的冷却曲线图 达到稳态后，将样品取下，达到稳态后，将样品取下，让加热盘让加热盘 A A 与散热盘与散热盘P P 直接接直接接触，给散热盘加热。当散热盘触，给散热盘加热。当散热盘P P的温度比的温

5、度比高出若干度后，移高出若干度后，移走加热盘走加热盘A A。散热盘。散热盘P P向周围散向周围散热，在散热盘散热的过程中，热，在散热盘散热的过程中，每每秒秒记录一次散热盘温度，记录一次散热盘温度，测得散热盘温度随时间变化的测得散热盘温度随时间变化的一组数据，利用该数据组绘制一组数据，利用该数据组绘制冷却曲线。冷却曲线。测量散热盘的散热速率测量散热盘的散热速率测量散热盘的散热速率测量散热盘的散热速率 0.8mV 0.mV9 所有面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：101 1调整仪器装置；

6、调整仪器装置；2 2控制实验条件以使样品尽快达到稳态，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；记录此时加热盘和散热盘温度；3 3测量散热盘的散热过程，测量散热盘的散热过程，记录散热盘温度记录散热盘温度 随时间变化的一组数据。随时间变化的一组数据。实验内容实验内容11F电压表使用前要调零。电压表使用前要调零。F测量散热盘散热过程前取出样品时，应先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。切断电源并注意防止烫伤。F做完实验要整理好实验台，关掉所有电源。做完实验要整理好实验台，关掉所有电源。注意事项注意事项12一、数据记录一、数据记录样品尺寸（见实验台标签）样品尺寸（见实验台标签）稳态时加热盘稳态时加热盘 TA=_，散热盘，散热盘 TP=_散热盘冷却过程散热盘冷却过程基本要求基本要求13 1 1在坐标纸上绘制散热盘的冷却曲线在坐标纸上绘制散热盘的冷却曲线（T Tt t曲线），根据曲线），根据作图法求出散热盘的冷作图法求出散热盘的冷 却速率。却速率。2 2计算橡皮的热导率计算橡皮的热导率。数据处理数据处理14