大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定ppt課件

1、深圳大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院深圳大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理v 1、熱傳導(dǎo)定律、熱傳導(dǎo)定律SdxdtQx0在在t t時(shí)間內(nèi)經(jīng)時(shí)間內(nèi)經(jīng)傳送的熱量為傳送的熱量為Q Q：實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理v 2、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)SdxdtQx0導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 表示相距單位長(zhǎng)度的兩平面的溫度表示相距單位長(zhǎng)度的兩平面的溫度相差為一個(gè)單位時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)單位面積所相差為一個(gè)單位時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)單位面積所傳送的熱量，單位是瓦傳送的熱量，單位是瓦米米-1 -1 開(kāi)開(kāi)-1-1W m-W m-1 1K-1K-1，導(dǎo)熱系數(shù)是反映資料的導(dǎo)熱性能的重要參，導(dǎo)熱系數(shù)是反映資料的導(dǎo)熱性能的重要

2、參數(shù)之一。數(shù)之一。 稱為導(dǎo)熱系數(shù)稱為導(dǎo)熱系數(shù)v 3、穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)、穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù) 實(shí)驗(yàn)安裝表示圖實(shí)驗(yàn)安裝表示圖 220 V 110 V電熱板電熱板發(fā)熱盤發(fā)熱盤橡膠盤橡膠盤散熱板散熱板電風(fēng)扇散熱電風(fēng)扇散熱當(dāng)傳入樣品的熱量等于當(dāng)傳入樣品的熱量等于散出的熱量時(shí)，樣品處散出的熱量時(shí)，樣品處于穩(wěn)定導(dǎo)熱形狀。于穩(wěn)定導(dǎo)熱形狀。 樣品內(nèi)部的溫度不再樣品內(nèi)部的溫度不再隨著時(shí)間變化隨著時(shí)間變化實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理樣品橡膠盤的傳熱速率為：樣品橡膠盤的傳熱速率為：AhtQB21 1為樣品上外表的溫度，為樣品上外表的溫度， 2為樣品下外表的溫為樣品下外表的溫度，度，hB為樣品的厚度，為樣品的厚度，

3、A為樣品的截面面積。為樣品的截面面積。樣品橡膠盤樣品橡膠盤發(fā)熱盤發(fā)熱盤散熱盤黃銅盤散熱盤黃銅盤截面面積截面面積AhB樣品樣品實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)時(shí): :傳入的熱量等于散出的熱量傳入的熱量等于散出的熱量 202101tqtQ穩(wěn)態(tài)時(shí)樣品上下外表的溫度分穩(wěn)態(tài)時(shí)樣品上下外表的溫度分別為一定值別為一定值10 和和20即，樣品的傳熱速率等于散熱盤的散熱速率即，樣品的傳熱速率等于散熱盤的散熱速率樣品樣品實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理AhtqB2010202AhtQB21202tq202101tqtQ由上式可見(jiàn)，關(guān)鍵是求散熱盤的散熱速率由上式可見(jiàn)，關(guān)鍵是求散熱盤的散熱速率移開(kāi)樣品，讓散熱盤自然散熱冷卻，在溫度移開(kāi)樣品

4、，讓散熱盤自然散熱冷卻，在溫度20附近，散熱盤的散熱速率可以表示為：附近，散熱盤的散熱速率可以表示為：202202tmctq實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理思索散熱盤自在冷卻與穩(wěn)態(tài)時(shí)的散熱面積不同，思索散熱盤自在冷卻與穩(wěn)態(tài)時(shí)的散熱面積不同，引入修正系數(shù)：引入修正系數(shù)： cccccccccchDhDtmchRRhRRtmctq2421222202202202222201012421202BBccccRhhDhDtmc于是，導(dǎo)熱系數(shù)為：于是，導(dǎo)熱系數(shù)為：實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理0tEv 4、溫差熱電偶的任務(wù)原理、溫差熱電偶的任務(wù)原理 兩種金屬接觸處由兩種金屬接觸處由于溫度差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)于溫度差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的景象稱為溫差電

5、動(dòng)勢(shì)，的景象稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，普通情況下，溫差電動(dòng)普通情況下，溫差電動(dòng)勢(shì)近似與兩接觸端的溫勢(shì)近似與兩接觸端的溫度差成正比。度差成正比。檢流計(jì)0C 冰水加熱檢流計(jì)電壓值即為溫度示數(shù)電壓值即為溫度示數(shù)杜瓦瓶里冰水混合物為杜瓦瓶里冰水混合物為冷端；發(fā)熱盤、散熱盤冷端；發(fā)熱盤、散熱盤分別與冷端構(gòu)成兩個(gè)溫分別與冷端構(gòu)成兩個(gè)溫差電偶。差電偶。記錄橡膠盤樣品、黃銅盤散熱板記錄橡膠盤樣品、黃銅盤散熱板的直徑、厚度的直徑、厚度DBDB、hBhB、DCDC、hC,hC,黃銅盤質(zhì)黃銅盤質(zhì)量量mCmC，由實(shí)驗(yàn)室提供。，由實(shí)驗(yàn)室提供。丈量散熱板黃銅板的冷卻速率丈量散熱板黃銅板的冷卻速率 ，計(jì)算計(jì)算 。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容穩(wěn)態(tài)

6、法測(cè)橡膠盤上下外表的溫度穩(wěn)態(tài)法測(cè)橡膠盤上下外表的溫度10 和和20202t構(gòu)建熱傳送的穩(wěn)定形狀構(gòu)建熱傳送的穩(wěn)定形狀1調(diào)整好實(shí)驗(yàn)安裝調(diào)整好實(shí)驗(yàn)安裝,各盤之間不能有間隙。各盤之間不能有間隙。2 2調(diào)整電熱板的供電方式調(diào)整電熱板的供電方式, ,人為控制發(fā)熱盤人為控制發(fā)熱盤的溫度在的溫度在: : 1 = 3.500.03mV3每隔每隔2分鐘察看散熱盤的溫度分鐘察看散熱盤的溫度2 , 記錄記錄1 ， 2；假設(shè)在；假設(shè)在10分鐘內(nèi)分鐘內(nèi)2根本堅(jiān)持不變那么系統(tǒng)根本堅(jiān)持不變那么系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)已到達(dá)穩(wěn)定形狀。對(duì)最后的熱傳導(dǎo)已到達(dá)穩(wěn)定形狀。對(duì)最后10分鐘內(nèi)的分鐘內(nèi)的5次溫度分別求平均得次溫度分別求平均得10， 20

7、。丈量散熱板黃銅盤的冷卻速率丈量散熱板黃銅盤的冷卻速率 202|t4 4用鑷子抽出橡膠盤，使發(fā)熱盤用鑷子抽出橡膠盤，使發(fā)熱盤A A與散熱盤與散熱盤P P直直接接觸，通電使散熱板溫度比接接觸，通電使散熱板溫度比2020高高1mv1mv時(shí)立刻分時(shí)立刻分別兩板，散熱盤開(kāi)場(chǎng)自在冷卻，每隔別兩板，散熱盤開(kāi)場(chǎng)自在冷卻，每隔3030秒讀出散秒讀出散熱盤的溫度示值熱盤的溫度示值2 2，選擇，選擇2020附近前后各四個(gè)數(shù)附近前后各四個(gè)數(shù)據(jù)填入記錄表，用逐差法進(jìn)展處置。據(jù)填入記錄表，用逐差法進(jìn)展處置。/mv2101801501209060300用逐差法求冷卻速率用逐差法求冷卻速率: 421090180601503

8、01200 數(shù)據(jù)記錄和處置數(shù)據(jù)記錄和處置記錄橡膠盤樣品和黃銅盤散熱板記錄橡膠盤樣品和黃銅盤散熱板的直徑、厚度的直徑、厚度DBDB、hBhB、DCDC、hC,hC,黃銅盤黃銅盤散熱板質(zhì)量散熱板質(zhì)量mCmC。采用逐差法求散熱板黃銅板在溫度為采用逐差法求散熱板黃銅板在溫度為20時(shí)的冷卻速率時(shí)的冷卻速率 ，其中，其中 t=120s。記錄穩(wěn)態(tài)時(shí)橡膠盤上下外表的溫度記錄穩(wěn)態(tài)時(shí)橡膠盤上下外表的溫度10 和和20202t計(jì)算橡膠板的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算橡膠板的導(dǎo)熱系數(shù) ，并與規(guī)范值比，并與規(guī)范值比較，計(jì)算出百分比誤差。較，計(jì)算出百分比誤差。操作要點(diǎn)操作要點(diǎn)1數(shù)字電壓表調(diào)數(shù)字電壓表調(diào)零，留意熱電零，留意熱電偶接線。實(shí)驗(yàn)偶接線。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中散