文档介绍：【实验目的】1、感知热传导现象的物理过程。2、学****用稳态法测量不良导体的导热系数。3、学****测量冷却速率的方法。【实验仪器】TC-3型导热系数测定仪、温度传感器、橡皮版、电子秒表、游标卡尺、电子天平【实验原理】1、傅立叶热传导方程导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量,测定材料的导热系数在设计和制造加热器、散热器、传热管道、冰箱、节能房屋等工程技术和很多科学实验室中都有非常重要的应用。图一如图一所示,设粗细均匀的圆柱形导体横截面面积为S,高为h,加热后上端温度为T1,下端温度为T2,T1>T2,热量从上端流向下端。若加热一段时间后,内部各个截面处的温度达到恒定,此时虽然各个截面的温度并不相等,但相等的时间内流过各个截面的热量必然相等(设侧面热损失可以忽略不计),这时热传递达到动态平衡,整个导体处于热稳定状态。法国数学家、物理学家傅立叶给出了此状态下的热传递方程:(1)是时间内流过导体横截面的热量,叫传热速率。比例系数就是材料的导热系数或叫热导率,单位是W/(瓦/米开)。在此式中,s、h、T1、T2容易测得,关键是如何测出传热速率。图二2、用稳态法间接测量传热速率如图二所示,将待测样品夹在加热盘和散热盘之间,设热传递已达到稳态,由(1)式可知,加热盘的传热速率为:=,(2)d为样品盘的直径,h为样品盘的厚度。散热盘的散热速率为:=cm,(3)c为散热盘材料的比热,m为散热盘的质量,表示散热盘在温度为T2时的冷却速率。(2),(3)式的右边相等:,所以。(4)(4)式表明,无需直接测量传热速率,但必须测量散热盘在稳态温度T2时的冷却速率。测量冷却速率的方法是,在读取稳态温度T1、T2后,将样品抽走,用加热盘直接给散热盘加热,使散热盘的温度升高到高于T2的某一适当值。然后再移走加热盘,让散热盘在空气中作自然冷却,每隔一定时间测一次温度值,即可求出其在T2时的冷却速率。但必须注意的是,散热盘在稳态时的冷却,上表面是被样品覆盖着的,只有下表面和侧面散热,现在自然冷却所有的表面都是暴露的。考虑到冷却速率还与散热面积成正比,根据本实验使用的散热盘尺寸,(4)式必须修正为:。(5)。【实验内容与步骤】1、测量样品盘的直径d,厚度h和散热盘的质量m,记录散热铜盘的比热C。2、组装仪器图二(1)将待测的橡皮样品放在加热盘与散热盘之间,固定大立柱上的螺丝,调节支撑散射盘的微调螺丝,使加热盘、样品、散热盘三者接触良好并正对。(2)将其中一个热电偶的热端(红色)插入加热盘A的小孔中,将与其对应的热电偶接线连接到仪器面板的传感器“Ⅰ”上;将另一个热电偶的热端(红色)插入散热盘C的小孔中,将与其对应的热电偶接线连接到仪器面板的传感器“Ⅱ”上。3、将系统加热至稳态(1)打开电源,在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度为100oC(设置方法:先按设置键“SET”。按位“<”移键,选择要调整的位数;按加键“∧”或减键“∨”确定这一位数值。按其方法将温度调到100oC;再按一次设置键“SET”,设置工作完成。)。将加热选择由“断”打向“3”档加热,此时指示灯亮,同时打开电风扇。将传感器切换打到“Ⅰ”档,中间表盘显示的是加热盘的温差电动势;将传感器切换打到“Ⅱ”档,中间表盘显示的是散热盘的温差电动势。(2),