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文档介绍：物理仿真实验报告
良导体热导率的动态法测量
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实验简介:
在测量热导率的实验中,最普遍采用的方法是稳态法,即在保持被测样品各点温度不随时间变化的情况下测量热流,然后求出热导率,,从而显著降低测量误差.
实验原理:
实验采用热波法测量铜、铝等良导体的热导率。简化问题,令热量沿一维传播,周边隔热,如图1所示。根据热传导定律,单位时间内流过某垂直于传播方向上面积A的热量,即热流为(1),其中K为待测材料的热导率,A为截面积,文中是温度对坐标x的梯度,= 若没有其他热量来源或损耗,据能量守恒定律,dt时间内流入面积A的热量等于温度升高需要的热量。
dq=,其中C,ρ分别为材料的比热容与密度。所以任一时刻棒元热平衡方程为C(2)由此可得热流方程=D(3)其中D=(3)的解将把各点的温度随时间的变化表示出来,具体形式取决于边界条件,若令热端的温度按简谐变化,即T=(4) 其中Tm是热端最高温度,w 为热端温度变化的角频率。另一端用冷水冷却,保持恒定低温,则式(3)的解也就是棒中各点的温度为T=(5), 其中T0是直流成分, 是线性成分的斜率,从式(5)中可以看出:
1) 热端(x=0)处温度按简谐方式变化时,这种变化将以衰减波的形式在棒内向冷端传播,称为热波.
2) 热波波速:V=(6)
3) 热波波长:(7)
因此在热端温度变化的角频率已知的情况下,只要测出波速或波长就可以计算出 =(6)可得则k=(8) 其中,f、:1) ) 热端温度按简谐变化.
实验仪器:实验仪器结构框图见图2(a),该仪器包括样品单元,:,-y记录仪,后