南昌大学——金属的导热系数
南昌大学物理实验
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课程名称: 大学物理实验 .
实验名称: 金属导热系数的测量 .
专业班级: . 学院: 信息
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
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实验地点: 座位号: .
实验时间:
一、实验目的:
用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行对比。
二、实验原理:
导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量。设一粗细均匀的圆柱体横截面积为，高为。经加热后，上端温度为，下端温度为，，热量从上端流向下端。热传递达到动态平衡时，整个导体呈热稳定状态。热传递方程(1)
将待测样品夹在加热盘与散热盘之间，且设热传导已达到稳态。由(1)式可知，加热盘的传热速率为
(2) 为样品的直径，为样品的厚度。 散热盘的散热速率为 (3) 为散热盘材料的比热，为散热盘的质量，表示散热盘在温度是时的冷却速率。(2)、(3)两式右边相等: (4)
在读取稳态温度、后。将样品盘抽走，用加热盘与散热盘直接接触，给散热盘加热，使散热盘的温度升高到高于的某个适当值;然后再移开加热盘，让散热盘在空气中作自然冷却，每隔一定的时间测一次温度值，即可求出在附近的冷却速率。
用温差电偶将温度测量转化为电压测量、使用两对相同的铜—康铜热电偶，相同，它们的冷端均放在浸入冰水混合物的细玻璃管中，也相同。当两个热端分别接触加热盘和散热盘时，可得样品上下表面的温度分别为:，，所以这样，式(5)可以写为
(6)
三、实验仪器:
导热系数测定仪(TC—3)、杜瓦瓶
四、实验内容和步骤:
(1)先将树脂圆环套在金属圆筒底端，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)在杜瓦瓶中放入水中，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，并分别将热电偶的的接线连接到导热系数测定仪的传感器I、II上。
(3)接通电源，将加热开关置于高档，知道达到设定值100，约40min。
(4)待达到稳态时(T1与T2的数值在10min内的变化小于0.03mV)，每隔2minMATCH_
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_1714767435053_0T1和T2的值。
(5)测量散热盘P在稳态值T2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，当散热盘P的温度上升到高于稳态T2的值约0.2mV左右时，再将加热盘A移开，让散热盘P自然冷却，每隔30s记录此时的T3值。
(6)记录散热盘P的直径、厚度、质量。
五、实验数据与处理
-1铜的比热:0.0919 Cal,C
铜盘质量:810 g
铜盘直径:12.77 cm
铜盘厚度:0.71 cm
橡胶盘直径:12.95 cm
橡胶盘厚度:0.8 cm
铝棒直径:3.9 cm
铝棒长度:9.0 cm
平均值 1 2 3 4 5 6
U1/mV 2.16 2.18 2.19 2.22 2.22 2.23 2.20
U2/mV 1.95 1.97 1.99 2.07 2.08 2.01 2.01 T3=1.8mV
时间/s 30 60 90 120 150 180 210 240 U3/mV 1.90 1.81 1.80 1.79 1.76 1.74 1.73 1.72
_
U,0.0957,,0.0032mv/s _30,t
Rhh，(2).T,1ppB,mc=0.241*(72.675)/(32.345)=0.526 ,.2,R，hT,Tt(22)(),Rpp12B六、误差分析:
1、无法准确确定达到稳态
2、测温元件的测量误差
3、实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差 4、使用的铝纯度及杂质未知
七、思考题:
1、 采用温差电偶测量温度的原理是什么,
把两种不同的金属丝彼此熔接，组成一个闭合回路。若两接点保持在不同的温度 和 下，则会产生温差电动势，回路
中有电流。如果将回路断开(不在接点处)，虽无电流，但在断开处有电动势。
2、 具体分析本实验产生误差的原因可能有哪些。
1、无法准确确定达到稳态
2、测温元件的测量误差
3、实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差
4、使用的铝纯度及杂质未知
3、 散热盘下方的轴流式风机起什么作用,若它不工作实验能否进行, 降;能。
八、附上原始数据:
浙公网安备 33021202002483