不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù).ppt

不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù) 的測(cè)定,沙 貝,不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?【實(shí)驗(yàn)儀器】 【實(shí)驗(yàn)原理】 【實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容】 【數(shù)據(jù)處理】 【注意事項(xiàng)】 【思考題】,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1、掌握不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定方法穩(wěn)態(tài)平衡法。 2、測(cè)定不良導(dǎo)體（橡皮板）的導(dǎo)熱系數(shù)。 3、學(xué)習(xí)用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量。 重點(diǎn)難點(diǎn)： 1穩(wěn)態(tài)法的理解； 2導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的正確使用。,【實(shí)驗(yàn)儀器】,不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀 溫度計(jì)（0100，精確到0.1） 銅-康銅熱電偶 天平、砝碼 秒表,不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀,數(shù)字電壓表,銅-康銅熱電偶,【實(shí)驗(yàn)原理】,根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱方程式，在物體內(nèi)部，取兩個(gè)垂直與熱傳導(dǎo)方向、彼此間相距為L(zhǎng)、溫度分別為T(mén)1、T2的平行平面(設(shè)T1T2)，若平面面積均為S，在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)面積S的熱量Q滿足下述表達(dá)式： （1） 式中 為熱流量， 即為該物的熱導(dǎo)率（又稱作導(dǎo)熱系數(shù)）， 在數(shù)值上等于相距單位長(zhǎng)度的兩平面的溫度相差1個(gè)單位時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量，其單位是 。,知道單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)待測(cè)樣品B任一圓截面的熱流 （2） T1、T2 為B盤(pán)上、下表面的溫度，RB為樣品的半徑，h3為樣品的厚度，當(dāng)熱傳導(dǎo)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，T1和T2的值不變，于是通過(guò)B盤(pán)上表面的熱流量與由銅盤(pán)P向周圍環(huán)境散熱的速率相等，因此，可通過(guò)銅盤(pán)P在穩(wěn)定溫度T2時(shí)的散熱速率來(lái)求出熱流量 。,實(shí)驗(yàn)中，在讀得穩(wěn)定時(shí)的T1和T2后，即可將B盤(pán)移去，而使盤(pán)A的底面與銅盤(pán)P直接接觸。當(dāng)盤(pán)P的溫度上升到高于穩(wěn)定時(shí)的T值若干攝氏度后，再將圓盤(pán)A移開(kāi)，讓銅盤(pán)P自然冷卻。觀察其溫度T隨時(shí)間t變化情況，然后由此求出銅盤(pán)在T2的冷卻速率 （m為紫銅盤(pán)P的質(zhì)量， C為銅材的比熱容），就是紫銅盤(pán)P在溫度為T(mén)2時(shí)的散熱速率。,但要注意，這樣求出 是紫銅盤(pán)的全部表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為 （其中RP與hP分別為紫銅盤(pán)的半徑與厚度）。然而，在觀察測(cè)試樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，P盤(pán)的上表面（面積為 ）是被樣品覆蓋著的。考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，則穩(wěn)態(tài)時(shí)銅盤(pán)散熱速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正： （3） 將式（3）代入式（2），得： （4）,【實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容】,在測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)前應(yīng)先對(duì)散熱盤(pán)P和等測(cè)樣品的直徑、厚度進(jìn)行測(cè)量。 1用游標(biāo)卡尺測(cè)量待測(cè)樣品直徑和厚度，各測(cè)5次。 2用游標(biāo)卡尺測(cè)量散熱盤(pán)P的直徑和厚度，測(cè)5次，按平均值計(jì)算P盤(pán)的質(zhì)量。也可直接用天平稱出P盤(pán)的質(zhì)量。,一、不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量 1實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將待測(cè)樣品（例如硅橡膠圓片）放在散熱盤(pán)P上面，然后發(fā)熱盤(pán)A放在樣品盤(pán)B上方，并用固定螺母固定在機(jī)架上，再調(diào)節(jié)三個(gè)螺旋頭，使樣品盤(pán)的上下兩個(gè)表面與發(fā)熱盤(pán)和散熱盤(pán)緊密接觸。 2在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端（黑色）插入杜瓦瓶中。將熱電偶的熱端（紅色）分別插入加熱盤(pán)A和散熱盤(pán)P側(cè)面的小孔中，并分別將其插入加熱盤(pán)A和散熱盤(pán)P的熱電偶接線連接到儀器面板的傳感器I、II上。,3接通電源，將加熱選擇開(kāi)關(guān)由“斷”打向“高”檔，當(dāng)打向“高”檔時(shí)，加溫速度最快。當(dāng)傳感器I的溫度讀數(shù)VT1為4.2mV，可將開(kāi)關(guān)打向 “低”檔，降低加熱電壓。 4待傳感器I、II的讀數(shù)不再上升（約需40分鐘）時(shí)，說(shuō)明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，每隔5分鐘記錄VT1和VT2的值。 5測(cè)量散熱盤(pán)在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率（ ）。移開(kāi)銅盤(pán)A，取下橡膠盤(pán)，并使銅盤(pán)A的底面與銅盤(pán)P直接接觸，當(dāng)P盤(pán)的溫度上升到高于穩(wěn)定態(tài)的VT2值若干度（0.2mV左右）后，再將銅盤(pán)A移開(kāi)，讓銅盤(pán)P自然冷卻，每隔30秒（或自定）記錄此時(shí)的T2值。根據(jù)測(cè)量值計(jì)算出散熱速度 。,二、金屬導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量 1將圓柱體金屬鋁棒（廠家提供）置于發(fā)熱圓盤(pán)與散熱圓盤(pán)之間。 2當(dāng)發(fā)熱盤(pán)與散熱盤(pán)達(dá)到穩(wěn)定的溫度分布后，T1、T2值為金屬樣品上下兩個(gè)面的溫度此時(shí)散熱盤(pán)P的溫度為T(mén)3。因此測(cè)量P盤(pán)的冷卻速度為： 由此得到導(dǎo)熱系數(shù)為 測(cè)T3值時(shí)可在T1、T2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，將插在發(fā)熱圓盤(pán)與散熱圓盤(pán)中的熱電偶取出，分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中進(jìn)行測(cè)量。,【數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理 】,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（銅的比熱c=0.09097calg-1C-1，比重8.9g/cm3） 散熱盤(pán)P：質(zhì)量m= （g） 半徑 Rp= (cm) 橡膠盤(pán)：半徑Rb= (cm),穩(wěn)態(tài)時(shí)T1、T2的值（轉(zhuǎn)換見(jiàn)附錄1的分度表）T1= T2= 散熱速率,【注意事項(xiàng) 】,(1)使用前將加熱銅板A與散熱銅板B擦干凈，樣品兩端面擦干凈后，可涂上少量硅油，以保證接觸良好。 (2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如需觸及電熱板，應(yīng)先關(guān)閉電源，以免燙傷。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)切斷電源，妥為放置測(cè)量樣品，不要使樣品兩端面劃傷而影響實(shí)驗(yàn)的正確性。,【思考題】,(1)散