文档介绍：导热系数的测量【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数,并与理论值进行比较。【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块【实验原理】根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面(设T1>T2),若平面面积均为S,在t?时间内通过面积S的热量Q?免租下述表达式:hTTStQ)(21?????(3-26-1)式中,tQ??为热流量;?即为该物质的导热系数,?在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是)(KmW?。在支架上先放上圆铜盘P,在P的上面放上待测样品B,再把带发热器的圆铜盘A放在B上,发热器通电后,热量从A盘传到B盘,再传到P盘,由于A,P都是良导体,其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T1、T2,T1、T2分别插入A、P盘边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G,切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式(3-26-1)可以知道,单位时间内通过待测样品B任一圆截面的热流量为221)(BBRhTTtQ??????(3-26-2)式中,RB为样品的半径,hB为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时,T1和T2的值不变,遇事通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P在稳定温度T2的散热速率来求出热流量tQ??。实验中,在读得稳定时T1和T2后,即可将B盘移去,而使A盘的底面与铜盘P直接接触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时的T2值若干摄氏度后,在将A移开,让P自然冷却。观察其温度T随时间t变化情况,然后由此求出铜盘在T2的冷却速率TTtT???,而TTtTmc???,就是铜盘P在温度为T2时的散热速率。但要注意,这样求出的TTtT???是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷却速率,其散热表面积为PPBhRR??222?。然而,在观察测量样品的稳态传热时,P盘的上表面是被样品覆盖着的,并未向外界散热,所以当样品盘B达到稳定状态时,散热面积仅为:PPPhRR??22?。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比,在稳态是铜盘散热速率的表达式应作如下修正:)22()2(22PPPpPPTThRRhRRtTmctQ????????????(3-26-3)将式(3-26-3)代入(3-26-2),得2211))(22()2(BPPBpPTTRTThRhhRtTmc?????????(3-26-4)【实验内容】1、测量P盘和待测样品的直径、厚度,测P盘的质量。要求:(1)用游标卡尺测量待测样品直径和厚度,各测5次。(2)用游标卡尺测量P盘的直径和厚度,测5次,按平均值计算P盘的质量。(3)用电子秤称出P盘的质量、2、不良导体导热系数的测量(1)实验时,先将待测样品放在散热盘P上面,然后将发热盘A放在样品盘B上方,并用固定螺母固定在机架上,再调节三个螺旋头,使样品盘的上下两个表面与发热盘和散热盘紧密接触。(2)在杜瓦瓶中放入冰水混合物,将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中,将热电偶的热端分别插入加热盘A和散热盘P侧面的小孔中,并分别将其插入加热盘A和散热盘P的热电偶接线,连接到仪器面板的传感器Ⅰ、Ⅱ上。