北航物理實驗研究報告性報告

1、.-北航物理試驗討論性報告試驗題目：穩(wěn)態(tài)法測不良導體的熱導率題目代號：1022|精.|品.|可.|編.|輯.|學.|習.|資.|料.*|*|*|*|歡.|迎.|下.|載.一、摘要第一曉成14151093其次繼偉14151077由于溫度不勻稱，熱量從溫度高的地方向溫度低的地方轉(zhuǎn)移，這種現(xiàn)象叫做熱傳導；導熱系數(shù)是表征物質(zhì)熱傳導性質(zhì)的物理量；按傅里葉定律，其定義為單位溫度梯度在1m長度溫度降低1K在單位時間經(jīng)單位導熱面所傳遞的熱量；材料構(gòu)造的變化與所含雜質(zhì)對導熱系數(shù)值都有明顯的影響，因此材料的導熱系數(shù)常需要由試驗詳細測定；測量導熱系數(shù)的方法一般分為兩類：一類是穩(wěn)態(tài)法，另一類是動態(tài)法；二、關(guān)鍵詞穩(wěn)態(tài)法

2、傅里葉導熱方程式熱電偶溫差計不良導體熱導率三、試驗根本要求1明白熱傳導現(xiàn)象；2學習用穩(wěn)態(tài)法測不良導體的導熱系數(shù)；3學會用作圖法求冷卻速率；四、試驗原理所謂穩(wěn)態(tài)法，就是利用熱源在待測樣品部形成不隨時間轉(zhuǎn)變的穩(wěn)固溫度分布，然后進展-.word.zl第1頁，共8頁.-測量；1882年Fourier給出了熱傳導的根本公式Fourier導熱方程；方程指出，在物體部，取兩個垂直于熱傳導方向、彼此相距為h、溫度分別為.1、.2的平行平面.1>.2，假設(shè)平面面積為S，那么在t時間通過面積S的熱量Q滿意下述方程：|精.|品.|可.|編.|輯.|學.|習.|資.|料.*|*|*|*|歡.|迎.|下.|載.1

3、式中，Q/t為熱流強度，k稱為該物質(zhì)的熱導率又稱導熱系數(shù)，單位為.本試驗裝置如圖1所示；在支架D上依次放上圓銅盤P、待測樣品B和厚底紫銅圓盤A；在A的上方用紅外燈L加熱，使樣品上、下外表分別維護在穩(wěn)固的溫度.1、.2，.1、.2分別用插入在A、P側(cè)面深孔中的熱電偶E來測量；E的冷端浸入盛于杜瓦瓶H的冰水混合物中；數(shù)字式電壓表F用來測量溫差電動勢；由式1知，單位時間通過待測樣品B任一圓截面的熱流量為2式中，為圓盤樣品的直徑，為樣品厚度；當傳熱到達穩(wěn)固狀態(tài)時，通過B盤上外表的熱流量與由黃銅盤P向四周環(huán)境散熱的速率相等；因此，通過求黃銅盤P在穩(wěn)固溫度.2時的散熱速率來求熱流量Q/t；因此，在讀到穩(wěn)固

4、的.1、.2后，將B移去，使A直接與P接觸；當P的溫度上升到高于穩(wěn)固時讀數(shù).2假設(shè)干度后，再將A移開，讓P自然冷卻；測量其溫度隨時間的變化，求得，而mP為黃銅盤P的質(zhì)量，c為其比熱容就是黃銅盤在.2時的散熱速率；但在觀測樣品穩(wěn)態(tài)傳熱時，P盤上外表是被樣品掩蓋著的；所以穩(wěn)態(tài)黃銅盤散熱速率表達式修正如下：3將式3代入式2，得：-.word.zl第2頁，共8頁.-4五、試驗儀器電子天平、數(shù)字三用表、冰、保溫杯、停表、穩(wěn)態(tài)法試驗裝置等；六、試驗步驟|精.|品.|可.|編.|輯.|學.|習.|資.|料.*|*|*|*|歡.|迎.|下.|載.1：用游標卡尺多次測量銅盤，樣品的直徑，厚度，用電子天平測銅盤的

5、質(zhì)量；2：在杜瓦瓶中裝冰水混合物，按電路圖連接電路；留意：圓筒發(fā)熱體A盤側(cè)面和散熱盤P的側(cè)面，都有供安插熱電偶的小孔，安放發(fā)熱盤時此二小孔都應與杜瓦瓶在同一側(cè)，以免路線錯亂；熱電偶插入小孔時，插到洞孔底部，保證接觸良好；熱電偶冷端插入浸于冰水中的細玻璃管，玻璃管也要灌入適當?shù)墓栌停?：翻開加熱器開關(guān)，翻開風扇，為縮短到達穩(wěn)態(tài)的時間，可先將熱板電源電壓打在220V檔，當數(shù)分鐘后.14.00mV再將開關(guān)撥至110V檔；然后每隔5分鐘讀一下溫度，當10min，樣品圓盤上、下外表溫度.1、.2示值都不變時，即可認為到達穩(wěn)固狀態(tài)，記錄此時的.1、.2值；4：抽出樣品，關(guān)閉風扇，讓底盤C與散熱盤P直接接觸

6、，加熱P盤，當溫度上升十攝氏度左右時即熱電偶示值大于穩(wěn)態(tài)時.2值0.42mV左右移去發(fā)熱體；5：讓P盤自然冷卻，每隔30s讀一次P盤的溫度讀電壓表示數(shù)示值，由鄰近.2值的溫度數(shù)據(jù)中左右各讀5次；求出冷卻速率；6：整理試驗器材，完畢試驗；七、數(shù)據(jù)記錄銅的比熱容C=393.6J/Kg·K圓盤B、黃銅盤P的尺寸、質(zhì)量：工程12345平均值mp/g900.48900.52/900.50dp/mm129.30129.62129.44129.50129.36129.36hp/mm7.607.687.727.907.867.752dB/mm128.20128.24128.40128.46128.3

7、4128.328hB/mm8.808.608.308.368.708.54上下板穩(wěn)固后溫度：上板.13.40mv下板.21.75mv銅板自然冷卻過程中溫度變化：時間/s0306090120150180210溫度/mv2.172.092.011.941.881.811.751.69-.word.zl第3頁，共8頁.-續(xù)表時間/s240270300330360390420溫度/mv1.641.581.541.491.451.411.37八、數(shù)據(jù)處理|精.|品.|可.|編.|輯.|學.|習.|資.|料.*|*|*|*|歡.|迎.|下.|載.1、繪制T-t圖：2、在切線上取兩點60，1.98，360，

8、1.40得：3、運算熱導率k：=-.word.zl第4頁，共8頁.-4、不確定度運算：A類不確定度：|精.|品.|可.|編.|輯.|學.|習.|資.|料.*|*|*|*|歡.|迎.|下.|載.B類不確定度：不確定度合成：-.word.zl第5頁，共8頁.-|精.|品.|可.|編.|輯.|學.|習.|資.|料.*|*|*|*|歡.|迎.|下.|載.最終結(jié)果：九、誤差分析1、熱電偶與銅板，銅板與樣品板之間存在間隙產(chǎn)生的誤差；2、數(shù)字萬用表，游標卡尺賭輸時產(chǎn)生的讀數(shù)誤差；3、數(shù)字萬用表的靈敏度誤差；4、直徑測量中由于人為估測直徑位置帶來的系統(tǒng)誤差；5、導體溫度分布不勻稱差生的誤差等等；-.word.zl第6頁，共8頁.-十、試驗收成與感想一個學期的物理試驗使我們收成頗豐，讓我們對光學，熱學，電磁學，力學等都有了更深刻的懂得和感性的熟悉，這也是我們學習的理論與實踐的一種結(jié)合；通過試驗，我們培育出了仔細嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，實事的做事風格；這對以后的學習與生活都是大有裨益的，最終特別感老師的