大学物理实验导热系数的测定学习教案

会计学1大学物理实验导热大学物理实验导热(dor)系数的测定系数的测定第一页，共16页。在在t t时间时间(shjin)(shjin)内经内经传递的传递的热量为热量为Q Q：第1页/共15页第二页，共16页。导热系数导热系数表示相距单位长度的两平面的温度相表示相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦的热量，单位是瓦米米-1 -1 开开-1-1（W m-1K-1W m-1K-1），），导热系数是反映材料的导热性能的重要导热系数是反映材料的导热性能的重要(zhngyo)(zhngyo)参参数之一。数之一。 称为导热系数称为导热系数第2页/共15页第三页，共16页。v 3、稳态法测不良导体的导热、稳态法测不良导体的导热(dor)系系数数 实验实验(shyn)装置装置示意图示意图 220 V 110 V电热板电热板发热盘发热盘橡胶盘橡胶盘散热板散热板电风扇散热电风扇散热当传入样品的热量等于散当传入样品的热量等于散出的热量时，样品处于稳出的热量时，样品处于稳定导热定导热(dor)状态。状态。 样品内部的温度不再随样品内部的温度不再随着时间变化着时间变化第3页/共15页第四页，共16页。样品（橡胶盘）的传热样品（橡胶盘）的传热(chun r)速率为速率为： 1为样品上表面的温度为样品上表面的温度(wnd)， 2为样品下表面的为样品下表面的温度温度(wnd)，hB为样品的厚度，为样品的厚度，A为样品的截面面积为样品的截面面积。样品（橡胶盘）样品（橡胶盘）发热盘发热盘散热盘（黄铜盘）散热盘（黄铜盘）截面面积截面面积AhB样品样品第4页/共15页第五页，共16页。稳态时稳态时: :传入传入(chun r)(chun r)的热量等于散出的热量的热量等于散出的热量 稳态时样品上下表面的温度稳态时样品上下表面的温度(wnd)分别为一定值分别为一定值10 和和20即，样品的传热速率等于散热盘的散热速率即，样品的传热速率等于散热盘的散热速率样品样品第5页/共15页第六页，共16页。由上式可见由上式可见(kjin)(kjin)，关键是求散热盘的散热速，关键是求散热盘的散热速率率移开样品，让散热盘自然散热冷却移开样品，让散热盘自然散热冷却(lngqu)，在温度在温度20附近，散热盘的散热速率可以表示为附近，散热盘的散热速率可以表示为：第6页/共15页第七页，共16页。考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同(b tn)(b tn)，引入修正系数：，引入修正系数： 于是，导热于是，导热(dor)(dor)系数为系数为：第7页/共15页第八页，共16页。v 4、温差热电偶的工作、温差热电偶的工作(gngzu)原理原理 两种金属接触处由两种金属接触处由于温度差而产生电动势于温度差而产生电动势的现象称为温差的现象称为温差(wnch)(wnch)电动势，一般电动势，一般情况下，温差情况下，温差(wnch)(wnch)电动势近似与两接触端电动势近似与两接触端的温度差成正比。的温度差成正比。检流计0C 冰水加热检流计电压值即为温度示数电压值即为温度示数杜瓦瓶里冰水混合物为冷杜瓦瓶里冰水混合物为冷端；发热盘、散热盘分别端；发热盘、散热盘分别与冷端形成两个温差电偶与冷端形成两个温差电偶。第8页/共15页第九页，共16页。记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径直径(zhjng)(zhjng)、厚度、厚度DBDB、hBhB、DCDC、hC,hC,黄铜黄铜盘质量盘质量mCmC，由实验室提供。，由实验室提供。测量测量(cling)散热板（黄铜板）的冷却速散热板（黄铜板）的冷却速率率 ，计算，计算。稳态法测橡胶盘上下表面的温度稳态法测橡胶盘上下表面的温度 10 和和 20第9页/共15页第十页，共16页。第10页/共15页第十一页，共16页。（1）调整）调整(tiozhng)好实验装置好实验装置,各盘之间不能有间隙各盘之间不能有间隙。（2 2）调整）调整(tiozhng)(tiozhng)电热板的供电方式电热板的供电方式, ,人为控人为控制发热盘的温度在制发热盘的温度在: : 1 1 = = （3）每隔每隔2 2分钟分钟观察散热盘的温度观察散热盘的温度2 2 , , 记录记录1 1 ， 2 2；若在若在1010分钟分钟内内2基本保持不变则系统的热传导基本保持不变则系统的热传导已达到已达到稳定状态稳定状态。对最后。对最后1010分钟内的分钟内的5 5次温度分别次温度分别求平均得求平均得1010， 2020。第11页/共15页第十二页，共16页。（4 4）用镊子抽出橡胶盘，使发热盘）用镊子抽出橡胶盘，使发热盘A A与散热盘与散热盘P P直直接接触接接触(jich)(jich)，通电使散热板温度比，通电使散热板温度比2020高高1mv1mv时立即分离两板，散热盘开始自由冷却，每隔时立即分离两板，散热盘开始自由冷却，每隔3030秒读出散热盘的温度示值秒读出散热盘的温度示值2 2，选择，选择2020附近前后附近前后各四个数据填入记录表，用逐差法进行处理。各四个数据填入记录表，用逐差法进行处理。/mv2101801501209060300用逐差法求冷却用逐差法求冷却(lngqu)速率速率:第12页/共15页第十三页，共16页。记录橡胶盘（样品记录橡胶盘（样品(yngpn)(yngpn)）和黄铜盘（）和黄铜盘（散热板）的直径、厚度散热板）的直径、厚度DBDB、hBhB、DCDC、hC,hC,黄黄铜盘（散热板）质量铜盘（散热板）质量mCmC。采用逐差法求散热板（黄铜板采用逐差法求散热板（黄铜板(tngbn)）在）在温度为温度为20时的冷却速率时的冷却速率 ，其中，其中t=120s。记录记录稳态时橡胶盘上下表面的温度稳态时橡胶盘上下表面的温度 10 和和 20202t计算橡胶板的导热系数计算橡胶板的导热系数 ，并与标准值比较，并与标准值比较，计算出百分比误差。，计算出百分比误差。第13页/共15页第十四页，共16页。1数字电压表调数字电压表调零，注意热电零，注意热电偶接线。实验偶接线。实验过程中散热风过程中散热风扇保持开启。扇保持开启。2构建稳态环境构建稳态环境， 10保持在保持在3.50mV0.03mV范围内，范围内，测量测量 20 3测量黄铜盘的测量黄铜盘的冷却速率冷却速率 时要时要在在 20附近。附近。思考题：思考题： 课后课后 3，5，6第14页/共15页第十五页，共16页。NoImage内容(nirng)总结会计学。在t时间内经传递的热量为Q：。第1页/共15页。第2页/共15页。稳态时样品上下表面的温度分别为一定值10 和20。考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同，引入修正系数：。稳态法测橡胶盘上下表面的温度10 和20。第10页/共15页。（2）调整电热板的供电方式,人为控制发热(f r)盘的温度在:。对最后10分钟内的5次温度分别求平均得10， 20。记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10 和20第十六页，共16页。