T.不良導(dǎo)體導(dǎo)熱現(xiàn)象的研究.05

1、實(shí)驗(yàn)名稱 不良導(dǎo)體導(dǎo)熱現(xiàn)象的研究一、 前言熱量傳輸有多種方式，熱傳導(dǎo)是熱量傳輸?shù)闹匾绞街?，也是熱交換現(xiàn)象三種基本形式（傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射）中的一種。熱傳導(dǎo)是指發(fā)生在固體內(nèi)部或靜止流體內(nèi)部的熱量交換的過程。從微觀上說，熱傳導(dǎo)或者說導(dǎo)熱過程是以自由電子或晶格振動(dòng)波作為載體進(jìn)行熱量交換的過程；從宏觀上說，它是由于物體內(nèi)部存在溫度梯度，而發(fā)生從高溫部分向低溫部分傳遞熱量的過程。導(dǎo)熱性能較好的物體稱為良熱導(dǎo)體，導(dǎo)熱性能較差的物體稱為不良熱導(dǎo)體。導(dǎo)熱系數(shù)是表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)性質(zhì)的物理量，一般說來，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)比非金屬的要大；固體的導(dǎo)熱系數(shù)比液體的要大；氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小。導(dǎo)熱系數(shù)是描述材料性能的一個(gè)重要參

2、數(shù)，它不僅是評(píng)價(jià)材料熱學(xué)特性的依據(jù)，也是材料在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)的依據(jù)，在鍋爐制造、房屋設(shè)計(jì)、冰箱生產(chǎn)等工程實(shí)踐中都要涉及這個(gè)參數(shù)，而且通過研究物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，還可以進(jìn)一步了解物質(zhì)組成及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。因此，研究和測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)有著重要的實(shí)際意義。材料的導(dǎo)熱系數(shù)不僅隨溫度、壓力變化，而且材料的雜質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)變化都會(huì)明顯影響導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值，所以在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程技術(shù)中對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)常用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定。測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法一般分為穩(wěn)態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩類。在穩(wěn)態(tài)法中，先利用熱源對(duì)樣品加熱，樣品內(nèi)部的溫差使熱量從高溫向低溫處傳導(dǎo)，樣品內(nèi)部各點(diǎn)的溫度將隨加熱快慢和傳熱快慢的影響而變動(dòng)；適當(dāng)控制實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)參數(shù)

3、可使加熱和傳熱的過程達(dá)到平衡狀態(tài)，則待測(cè)樣品內(nèi)部可能形成穩(wěn)定的溫度分布，根據(jù)這一溫度分布就可以計(jì)算出導(dǎo)熱系數(shù)。而在動(dòng)態(tài)法中，最終在樣品內(nèi)部所形成的溫度分布是隨時(shí)間變化的，如呈周期性的變化，變化的周期和幅度亦受實(shí)驗(yàn)條件和加熱快慢的影響，與導(dǎo)熱系數(shù)的大小有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)介紹一種比較簡(jiǎn)單的利用穩(wěn)態(tài)法測(cè)定不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的方法。二、 教學(xué)目標(biāo)1、 掌握用穩(wěn)態(tài)法測(cè)材料導(dǎo)熱系數(shù)的方法。2、 了解物體散熱速率和傳熱速率的關(guān)系3、 了解用熱電轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行溫度測(cè)量的方法。三、 教學(xué)重點(diǎn)1、 穩(wěn)態(tài)法的理解。四、 教學(xué)難點(diǎn)橫截面積厚度圖11、 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的正確使用。五、 實(shí)驗(yàn)原理1、 傅立葉熱傳導(dǎo)定律當(dāng)物體內(nèi)部各處

4、溫度不均勻時(shí)，就會(huì)有熱量從溫度較高處傳向較低處，這種現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo)。早在1882年，法國(guó)科學(xué)家丁·傅里葉就提出了熱傳導(dǎo)定律，目前各種測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的方法都建立在傅里葉熱傳導(dǎo)定律基礎(chǔ)上。設(shè)一粗細(xì)均勻的圓柱體橫截面積為，厚度。經(jīng)加熱后，上端溫度為，下端溫度為，熱量從上端流向下端。若加熱一段時(shí)間后，內(nèi)部各個(gè)截面處的溫度達(dá)到恒定，此時(shí)雖然各個(gè)截面的溫度不等，但相同的時(shí)間內(nèi)流過各截面的熱量必然相等（設(shè)側(cè)面無熱量散失），這時(shí)熱傳遞達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，整個(gè)導(dǎo)體呈熱穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)傅立葉傳導(dǎo)方程，在時(shí)間內(nèi)通過樣品的熱量滿足下式： （1）式中叫傳熱速率，比例系數(shù)為該物體的導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率），在數(shù)值上等于相距單位

5、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)通過單位面積所傳遞的熱量，單位是瓦·米-1·開-1。2、 用穩(wěn)態(tài)法間接測(cè)量傳熱速率利用（1）式測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)，需解決兩個(gè)關(guān)鍵的問題：一個(gè)是如何在材料內(nèi)造成一個(gè)溫度梯度并確定其數(shù)值；另一個(gè)是如何測(cè)量材料內(nèi)由高溫區(qū)向低溫區(qū)的傳熱速率。發(fā)熱銅盤A 加熱待測(cè)樣品B 傳熱散熱銅盤C 散熱厚度圖2 傳熱示意圖為了在樣品內(nèi)造成一個(gè)溫度的梯度分布，可以把樣品加工成平板狀，并把它夾在兩塊良導(dǎo)體銅盤之間，如圖2，使兩塊銅盤分別保持在恒定溫度和，就可能在垂直于樣品表面的方向上形成溫度的梯度分布。若樣品厚度遠(yuǎn)小于樣品直徑，由于樣品側(cè)面積比平板面積

6、小得多，由側(cè)面散去的熱量可以忽略不計(jì)，可以認(rèn)為熱量是沿垂直于樣品平面的方向上傳導(dǎo)，即只在此方向上有溫度梯度。由于銅是熱的良導(dǎo)體，在達(dá)到平衡時(shí)，可以認(rèn)為同一銅盤各處的溫度相同，樣品內(nèi)同一平行平面上各處的溫度也相同。這樣只要測(cè)出樣品的厚度h和兩塊銅盤的溫度、，就可以確定樣品內(nèi)的溫度梯度。當(dāng)然這需要銅盤與樣品表面緊密接觸無縫隙，否則中間的空氣層將產(chǎn)生熱阻，使得溫度梯度測(cè)量不準(zhǔn)確。因此，為了保證樣品中溫度場(chǎng)的分布具有良好的對(duì)稱性，把樣品及兩塊銅盤都加工成等大的圓形。為了維持一個(gè)恒定的溫度梯度分布，必須不斷地給高溫側(cè)銅盤加熱，熱量通過樣品傳到低溫側(cè)的散熱銅盤，散熱銅盤則要將熱量不斷地向周圍環(huán)境散出。當(dāng)加

7、熱速率、傳熱速率與散熱速率相等時(shí)，系統(tǒng)就達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，稱之為穩(wěn)態(tài)，此時(shí)散熱銅盤的散熱速率就是樣品內(nèi)的傳熱速率。這樣，只要測(cè)量散熱銅盤在穩(wěn)態(tài)溫度下的散熱速率，也就間接測(cè)量出了樣品內(nèi)的傳熱速率。如圖2所示，待測(cè)樣品夾在發(fā)熱盤與散熱盤之間，且設(shè)熱傳導(dǎo)已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。由（1）式可知，發(fā)熱盤的傳熱速率為：（2）其中為樣品的半徑，為樣品的厚度。銅板的散熱速率與冷卻速率（溫度變化率）有關(guān)，其穩(wěn)定散熱速率可表示為：（3）式中，和分別為散熱盤的質(zhì)量和比熱容，表示散熱盤在時(shí)的冷卻速率。銅盤的冷卻速率可以這樣測(cè)量：在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，移去樣品，用發(fā)熱銅盤直接對(duì)下銅盤加熱，使其溫度高于穩(wěn)態(tài)溫度（大約高出10左右），再讓其在

8、環(huán)境中自然冷卻，直到溫度低于，每隔一定的時(shí)間測(cè)一次溫度值，即可求出在附近的冷卻速率。但要注意，這樣求出是散熱盤的全部表面暴露于空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為，其中與分別為散熱盤的半徑與厚度。然而，設(shè)樣品截面半徑為，在觀察測(cè)試樣品的穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)，散熱盤的上表面（面積為）是被樣品樣品全部或部分覆蓋的。考慮到物體的冷卻速率與它們的表面積成正比，所以穩(wěn)態(tài)時(shí)銅盤散熱速率的表達(dá)式應(yīng)作如下修正：若，則（4）若，則（5）將（4）或（5）式代入（2）式，可以得到導(dǎo)熱系數(shù)：（6）或（7）3、 用溫差電偶將溫度測(cè)量轉(zhuǎn)化為電壓測(cè)量 銅康銅 銅康銅圖3 熱電偶如圖3所示，把兩種不同的金屬絲彼此熔接，組成一個(gè)閉合回路。若

9、兩接點(diǎn)保持在不同的溫度下，則會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，回路中有電流。如果將回路斷開（不在接點(diǎn)處），雖無電流，但在斷開處有電動(dòng)勢(shì)。這種金屬導(dǎo)線組合體稱為溫差電偶或熱電偶。在溫度范圍變化不大時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)與兩接點(diǎn)間的溫度差成正比，（8）其中為冷端溫度，為熱端溫度，叫溫差系數(shù)。在本實(shí)驗(yàn)中，使用兩對(duì)相同的銅康銅熱電偶，相同，它們的冷端均放在浸入冰水混合物的細(xì)玻璃管中，也相同。當(dāng)兩個(gè)熱端分別接觸發(fā)熱盤和散熱盤時(shí)，可得樣品上下表面的溫度分別為：，所以或因此，式（6）可以改寫為（9）（9）式就是本實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的公式。式中和分別為樣品的半徑和厚度，和分別為散熱銅盤的質(zhì)量和比熱容，和分別是散熱銅盤的半徑和厚度

10、，和分別為加熱至穩(wěn)態(tài)時(shí)通過熱電偶測(cè)出的兩個(gè)溫差電動(dòng)勢(shì)，可由數(shù)字電壓表直接讀出。六、 實(shí)驗(yàn)儀器TC-2/A型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀、杜瓦瓶、測(cè)試樣品（硬鋁、橡皮）、游標(biāo)卡尺、物理天平等。1、 TC-2/A型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀簡(jiǎn)介A發(fā)熱盤、B樣品盤、C散熱盤、D支架、E熱電偶、F數(shù)字毫伏表、G雙刀雙擲開關(guān)、H杜瓦瓶 圖1 固體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量裝置示意圖該儀器采用低于36V的隔離電壓作為加熱電源，安全可靠，儀器裝置如圖1所示。整個(gè)加熱圓筒可上下升降和左右轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)熱圓盤A和熱散圓盤C的側(cè)面有一小孔，為放置熱電偶之用。散熱盤C放在可以調(diào)節(jié)的三個(gè)螺旋頭上，可使待測(cè)樣品盤的上下兩個(gè)表面與發(fā)熱圓盤和散熱圓盤緊密接觸。散熱盤C

11、下方有一個(gè)軸流式風(fēng)扇，用來快速散熱。兩個(gè)熱電偶的冷端分別插在放有冰水的杜瓦瓶中的兩根玻璃管中。熱端分別插入發(fā)熱圓盤A和散熱圓盤C的側(cè)面小孔內(nèi)。冷、熱端插入時(shí)，涂少量的硅脂，熱電偶的兩個(gè)接線端分別插在儀器面板上的相應(yīng)插座內(nèi)。利用面板上的開關(guān)可方便地直接測(cè)出兩個(gè)溫差電動(dòng)勢(shì)，溫差電動(dòng)勢(shì)采用量程為20mV的數(shù)字式電壓表測(cè)量，再根據(jù)附錄的銅一康銅分度表轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度值。儀器設(shè)置了數(shù)字計(jì)時(shí)裝置，計(jì)時(shí)范圍166min，分辨率1s，供實(shí)驗(yàn)時(shí)計(jì)時(shí)用。儀器還設(shè)置了PID自動(dòng)溫度控制裝置，控制精度1，分辨率為0.1，供實(shí)驗(yàn)時(shí)加熱溫度控制用。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在支架D上先放進(jìn)圓銅盤C，在C的上面放上待測(cè)樣品盤B（圓盤形的不良

12、導(dǎo)體），再把帶發(fā)熱器的圓銅盤A從立柱上放下緊貼在盤B上，發(fā)熱器通電后，熱量從A盤傳到B盤，再傳到C盤，由于A、C盤都是熱的良導(dǎo)體，其溫度可以代表B盤上、下表面的溫度、。、分別由插入A、C盤邊緣小孔的熱電偶E來測(cè)量。熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶H中的冰水混合物中，通過雙刀雙擲開關(guān)G，切換A、C盤中的熱電偶與數(shù)字電壓表F的連接回路。七、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(一) 基本參數(shù)測(cè)量和記錄首先對(duì)散熱銅盤和待測(cè)樣品的直徑、厚度、質(zhì)量等進(jìn)行測(cè)量和記錄。1、 記錄儀表卡上的待測(cè)樣品B的直徑和厚度。2、 記錄儀表卡上的散熱銅盤C的直徑、厚度和質(zhì)量。(二) 不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量1、 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將樣品盤(硅橡膠)B放在散熱

13、銅盤C的上面，再將發(fā)熱盤A放在樣品盤B上方，并用固定螺母固定在機(jī)架上。調(diào)節(jié)支架D的三個(gè)螺旋頭，使樣品盤B的上、下表面分別與發(fā)熱盤A和散熱盤C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）分別插入發(fā)熱盤A和散熱銅盤C側(cè)面的小孔中，并分別將其插入發(fā)熱盤A和散熱銅盤C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，將加熱選擇開關(guān)由“斷”打向“高”檔，此時(shí)加溫速度最快。當(dāng)傳感器I的讀數(shù)接近4.2mV（約需20min），將開關(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40min）時(shí)，打開計(jì)時(shí)器，每隔5min記

14、錄和的值，如果在10min內(nèi)和的示值都不變，說明已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。5、 測(cè)量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值附近的散熱速率。關(guān)閉電源，移開發(fā)熱盤A，取下橡膠樣品盤，并使發(fā)熱盤A的底面與散熱盤C直接接觸，當(dāng)C盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值約0.2左右時(shí)，再將發(fā)熱盤A移開，讓銅盤C自然冷卻，每隔30s記錄一次值。用逐差法求出散熱盤C的散熱速率。八、 數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理1、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格表1 測(cè)量穩(wěn)態(tài)時(shí)、的值時(shí)間03006009001200150018002100240027003.293.273.243.223.203.183.173.173.163.162.292.272.242.222.202.172.162.152.14

15、2.14表2 測(cè)量銅盤在穩(wěn)態(tài)溫度附近的散熱速率時(shí)間03060901201501802102402702.362.292.232.172.102.041.991.941.881.832、 計(jì)算不良熱導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)及其相對(duì)誤差。(1)已知參數(shù)環(huán)境溫度27，熱電偶冷端溫度27。待測(cè)樣品：直徑；厚散熱銅盤：直徑；厚；質(zhì)量；銅的比熱容(2)確定穩(wěn)態(tài)時(shí)、由于熱電偶冷端溫度0，對(duì)一定材料的熱電偶而言，當(dāng)溫度變化范圍不太大時(shí)，其溫差電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)溫度的比值為一常數(shù)。故可知穩(wěn)態(tài)時(shí)溫度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為、。 (3)采用逐差法求銅盤冷卻速率(4)計(jì)算樣品的導(dǎo)熱系數(shù)：九、 指導(dǎo)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)1、 使用前將加熱銅盤與散熱銅盤

16、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，實(shí)驗(yàn)完畢一定要擦干凈。2、 加熱橡皮樣品的時(shí)候，為達(dá)到穩(wěn)定的傳熱，調(diào)節(jié)底部的三個(gè)微調(diào)螺絲，使樣品與發(fā)熱盤、散熱盤緊密接觸，注意不要中間有空氣隙；也不要將螺絲旋太緊，以影響樣品的厚度。3、 發(fā)熱盤側(cè)面和散熱盤側(cè)面，都有供安插熱電偶的小孔，安放發(fā)熱盤和散熱盤時(shí)此二小孔都應(yīng)與杜瓦瓶在同一側(cè)，以免線路錯(cuò)亂，熱電偶插入小孔時(shí)，要抹上些硅脂，并插到洞孔底部，以保證接觸良好，熱電偶冷端浸于冰水混合物中。實(shí)驗(yàn)完畢，熱電偶溫度計(jì)不要拆下。4、 實(shí)驗(yàn)過程中，如若移開發(fā)熱盤，應(yīng)先關(guān)閉電源，移開熱圓筒時(shí)，手應(yīng)拿住固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以免燙傷手。5、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)切

17、斷電源，妥善放置測(cè)量樣品，不要使樣品兩端面劃傷，以免影響實(shí)驗(yàn)的精度。6、 數(shù)字電壓表出現(xiàn)不穩(wěn)定或加熱時(shí)數(shù)值不變化，應(yīng)先檢查熱電偶及各個(gè)環(huán)節(jié)的接觸是否良好。十、 實(shí)驗(yàn)管理和成績(jī)記載1、 實(shí)驗(yàn)管理(1) 預(yù)習(xí)檢查：檢查學(xué)生的學(xué)生證，檢查學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告并簽字，隨機(jī)提問（約占實(shí)驗(yàn)學(xué)生的四分之一）檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。無預(yù)習(xí)報(bào)告或預(yù)習(xí)檢查不合格的學(xué)生取消當(dāng)堂課實(shí)驗(yàn)資格，重新預(yù)約該實(shí)驗(yàn)。(2) 操作管理：巡回檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、指導(dǎo)、解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中遇到的問題，檢查完成實(shí)驗(yàn)學(xué)生的數(shù)據(jù)記錄并簽字；對(duì)在1小時(shí)左右完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真的檢查并要求其完成實(shí)驗(yàn)的選做內(nèi)容。(3) 實(shí)驗(yàn)報(bào)

18、告批改：要求學(xué)生認(rèn)真作好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并于實(shí)驗(yàn)后一周內(nèi)交給任課教師 (地點(diǎn)：主教學(xué)樓1樓走廊信箱) ；及時(shí)批改學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，作好成績(jī)記載并及時(shí)發(fā)還給學(xué)生。2、 成績(jī)記載平時(shí)成績(jī)：實(shí)驗(yàn)操作60%；實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%；及時(shí)在實(shí)驗(yàn)預(yù)約單上記載平時(shí)成績(jī)。綜合成績(jī)：平時(shí)成績(jī)60%；考試成績(jī)40%。十一、 實(shí)驗(yàn)思考題1、 什么叫穩(wěn)定導(dǎo)熱狀態(tài)？如何判定實(shí)驗(yàn)達(dá)到了穩(wěn)定導(dǎo)熱狀態(tài)？2、 待測(cè)樣品盤是厚一點(diǎn)好，還是薄一點(diǎn)好？為什么？3、 如何根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)求出溫度附近散熱盤C的散熱速率？4、 本實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境條件有些什么要求？室溫對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響？5、 導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是什么？導(dǎo)熱系數(shù)是反映材料導(dǎo)熱性能的重要參數(shù)之一，其

19、值等于相距單位長(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)通過單位面積所傳遞的熱量，單位是瓦米-1開-1（）。6、 試述穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的基本原理。通過當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)待測(cè)樣品的傳熱速率和散熱盤向側(cè)面和下面的散熱速率相同的原理推導(dǎo)得出。7、 討論本實(shí)驗(yàn)誤差因素，并說明測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)可能偏小的原因。樣品表面老化，影響傳熱；加熱板，樣品，散熱板之間有縫隙，影響傳熱;熱電偶熱端與發(fā)熱盤和散熱盤接觸不良，應(yīng)粘些硅油插入小孔底部，等等。8、 測(cè)冷卻速率時(shí)，為什么要在穩(wěn)態(tài)溫度附近選值？當(dāng)散熱板處在不同溫度時(shí)，它的散熱速率不同，與本體溫度，環(huán)境溫度都有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)通過待測(cè)樣品的傳熱與

20、散熱盤向側(cè)面和下面的散熱率相同，所以測(cè)冷卻速率要在穩(wěn)態(tài)溫度附近。9、 本實(shí)驗(yàn)的熱電偶測(cè)溫度為什么不用定標(biāo)就能代入公式計(jì)算？能否不用數(shù)字電壓表而用其它電表儀器來測(cè)熱電偶電壓值，代入公式求導(dǎo)熱系數(shù)而不影響結(jié)果？舉例說明。在所測(cè)溫度范圍內(nèi)，直流數(shù)字電壓表測(cè)得的溫差電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)溫度成線性關(guān)系，即那么，所以不用定標(biāo)就可以代入公式?？梢圆捎门c電阻串聯(lián)的電流表（靈敏電流計(jì)），因?yàn)槭?教學(xué)后記1、 附錄1 直流電位差計(jì)測(cè)熱電偶溫差電動(dòng)熱熱電亦稱溫差電偶，是由A、B兩種不同材料的金屬絲的端點(diǎn)彼此緊密接觸而組成的。當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處于不同溫度時(shí)（如圖2），在回路中就有直流電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，該電動(dòng)熱稱溫差電動(dòng)勢(shì)或熱電動(dòng)勢(shì)。

21、當(dāng)組成勢(shì)電偶的材料一定時(shí)，溫差電動(dòng)勢(shì)Ex僅與兩點(diǎn)接點(diǎn)處的溫度有關(guān)，并且兩點(diǎn)的溫差在一定的溫度范圍內(nèi)有如下近似關(guān)系式： 圖3式中稱為溫差電系數(shù)，對(duì)于不同金屬組成的熱電偶，是不同的，其數(shù)值上等于兩接點(diǎn)溫度差為1°C時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。圖2為了測(cè)量溫差電動(dòng)勢(shì)，就需要在圖2的回路中接入電位差計(jì)，但測(cè)量?jī)x器的引入不能影響熱電偶原來的性質(zhì)，例如不影響它在一定的溫差下應(yīng)有的電動(dòng)勢(shì)值。要做到這一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證一定的條件。根據(jù)伏打定律，即在A、B兩種金屬之間插入第三種金屬C時(shí)，若它與A、B的兩連接點(diǎn)處于同一溫度（圖3），則該閉合回路的溫差電動(dòng)勢(shì)與上述只有A、B兩種金屬組成回路時(shí)的數(shù)值完全相同。所以，我

22、們把A、B兩根不同化學(xué)成份的金屬絲的一端焊在一起，構(gòu)成熱電偶的熱端（工作端）。將另兩端各與銅引線（即第三種金屬C）焊接，構(gòu)成兩個(gè)同溫度（）的冷端（自由端）。銅引線與電位差計(jì)相連，這樣就組成一個(gè)熱電偶溫度計(jì)。通常將冷端置于冰水混合物中，保持°C，將熱端置于待測(cè)溫度處，即可測(cè)得相應(yīng)的溫差電動(dòng)勢(shì)，再根據(jù)事先校正好的曲線或數(shù)據(jù)來求出溫度。熱電偶溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是熱容量小，靈敏度高，反應(yīng)迅速，測(cè)溫范圍廣，還能直接把非電學(xué)量溫度轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。因此，在自動(dòng)測(cè)溫、自動(dòng)控溫等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。2、 附錄2 銅康銅熱電偶分度表銅康銅熱電偶分度表 （參考端溫度為0）分度號(hào)：CK溫度012345678910溫

23、度熱 電 動(dòng) 勢(shì) （mV）00.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.3510.3910100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.7490.78910200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.1551.19620301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.5691.61130401.6111.6531.6951.7381.7801.8221.8651.9071.9501.9922

24、.03540502.0352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.4242.46750602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.8642.90860702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.3123.35770803.3573.4023.4473.4933.5383.5843.6303.6763.7213.7673.81380903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2314.2779

25、01004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594.6074.6544.7014.7491001104.7494.7964.8444.8914.9394.9875.0355.0835.1315.1795.2271101205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5665.6155.6635.7121201305.7125.7615.8105.8595.9085.9576.0076.0566.1056.1556.2041301406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6526.

26、7021401506.7026.7536.8036.8536.9036.9547.0047.0557.1067.1567.2071501607.2077.2587.3097.3607.4117.4627.5137.5647.6157.6667.7181601707.7187.7697.8217.8727.9247.9758.0278.0798.1318.1838.2351701808.2358.2878.3398.3918.4438.4958.5488.6008.6528.7058.7571801908.7578.8108.8638.9158.9689.0219.0749.1279.1809.

27、2339.2861902009.2869.3399.3929.4469.4999.5539.6069.6599.7139.7679.8302003、 試?yán)帽緦?shí)驗(yàn)儀器測(cè)量金屬的導(dǎo)熱系數(shù)。(1) 用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬圓筒的直徑和厚度，各5次。(2) 記錄散熱盤C的直徑、厚度、質(zhì)量。(3) 先將兩塊樹脂圓環(huán)套在金屬圓筒兩端，并在金屬圓筒兩端涂上導(dǎo)熱硅膠，然后置于加熱盤A和散熱盤C之間，調(diào)節(jié)散熱盤C下方的三顆螺絲，使金屬圓筒與加熱盤A及散熱盤C緊密接觸。(4) 在杜瓦瓶中放入冰水混合物，將熱電偶的冷端插入杜瓦瓶中，熱端分別插入金屬圓筒側(cè)面上、下的小孔中，并分別將熱電偶的接線連接到導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的傳感器I、II上。(5) 接通電源，將加熱開關(guān)置于高檔，當(dāng)傳感器I的約為3.5時(shí)，再將加熱開關(guān)置于低檔，約40min。(6) 待達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)（和的數(shù)值在10min內(nèi)的變化小于0.03），每隔2min記錄和的值。(7) 測(cè)量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值附近的散熱速率。移開加熱盤A，先將兩個(gè)測(cè)溫?zé)岫巳∠?，再將的測(cè)溫?zé)岫?/p>