不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上熱導(dǎo)系數(shù)的測量 學(xué)號：PB 姓名：昝濤實(shí)驗(yàn)名稱：熱導(dǎo)系數(shù)的測量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉄醾鲗?dǎo)現(xiàn)象的物理過程，學(xué)習(xí)用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導(dǎo)體的熱傳導(dǎo)系數(shù)并用作圖法求冷卻速率實(shí)驗(yàn)原理：1. 導(dǎo)熱系數(shù) 當(dāng)物體內(nèi)存在溫度梯度時，熱量從高溫流向低溫，謂之熱傳導(dǎo)或傳熱，傳熱速率正比于溫度梯度以及垂直于溫度梯度的面積，比例系數(shù)為熱導(dǎo)系數(shù)或?qū)崧剩?（1）2. 不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)的測量厚度為、截面面積為的平板形樣品（橡膠板）夾在加熱圓盤和黃銅盤之間。熱量由加熱盤傳入。加熱盤和黃銅盤上各有一小孔，熱電偶可插入孔內(nèi)測量溫度，兩面高低溫度恒定為T1 和T2時，傳熱速率為 （2）由于傳熱速率很難測量，但當(dāng)

2、T1 和T2穩(wěn)定時，傳入橡膠板的熱量應(yīng)等于它向周圍的散熱量。 這時移去橡膠板，使加熱盤與銅盤直接接觸，將銅盤加熱到高于T2約10度，然后再移去加熱盤，讓黃銅盤全表面自由放熱。每隔30秒記錄銅盤的溫度，一直到其溫度低于T2，據(jù)此求出銅盤在T2附近的冷卻速率。銅盤在穩(wěn)態(tài)傳熱時，通過其下表面和側(cè)面對外放熱；而移去加熱盤和橡膠板后是通過上下表面以及側(cè)面放熱。物體的散熱速率應(yīng)與它們的散熱面積成正比， （3）式中為盤自由散熱速率。而對于溫度均勻的物體，有 （4）這樣，就有 （5）結(jié)合（2）式，可以求出導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1. 用卡尺測量A、B盤的厚度及直徑（各測三次，計算平均值及誤差）2. 按圖連接好儀器3

3、. 接通調(diào)壓器電源，從零開始緩慢升壓至T1=3.23.4mV4. 將電壓調(diào)到125V左右加熱，來回切換觀察T1 和T2值，若十分鐘基本不變（變化小于0.03）則認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)態(tài)，記錄下T1、 T2值5. 移走樣品盤，直接加熱A盤，使之比T2高10，（約0.4 mV）；調(diào)節(jié)變壓器至零，再斷電，移走加熱燈和傳熱筒，使A盤自然冷卻，每隔30s記錄其溫度，選擇最接近T2的前后各6個數(shù)據(jù)，填入自擬表格數(shù)據(jù)記錄及處理：平均值標(biāo)準(zhǔn)差hA（mm）7.087.92（舍）7.007.040.040hB（mm）7.807.687.667.710.043dA（mm）129.40129.74129.82129.650.12

4、9dB（mm）125.10125.80125.26125.390.212測得數(shù)據(jù)如下：銅盤質(zhì)量805.6g，銅盤比熱測量得到穩(wěn)定時T1、T2對應(yīng)的電壓值如下：穩(wěn)態(tài)下3.55mV， 2.31mV最接近T2的T對應(yīng)電壓（mV）：i123456TMi VMi2.562.512.462.422.392.35Tmi Vmi2.282.252.232.202.172.14Vi=VMi-Vmi0.280.260.230.220.220.211. 逐差法：，令，則故而= ，故，則P=0.95，則P=0.95，則P=0.95，則P=0.95溫度對應(yīng)電壓變化量，標(biāo)準(zhǔn)差，則P=0.95，即由以上數(shù)據(jù)計算得到：, ，

5、故 P=0.952. 圖像法由圖像得到：3. 方程回歸法斜率故，不確定度P=0.68則擴(kuò)展不確定度P=0.95則 P=0.95思考題：1. 試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要因素。1.1 時間的測量不精確，存在較大誤差1.2 橡膠板部分熱量由側(cè)面散出，銅板散熱量與橡膠板熱量并不相等1.3 在測量直徑時，由于圓盤直徑不易準(zhǔn)確測出，測量結(jié)果會產(chǎn)生較大誤差。1.4 外部環(huán)境溫度不恒定，銅板自然冷卻時散熱速率不與穩(wěn)態(tài)下成正比2. 傅里葉定律（傳熱速率）是不易測準(zhǔn)的量。本實(shí)驗(yàn)如何巧妙地避開了這一難題？答：本實(shí)驗(yàn)中利用了穩(wěn)態(tài)下銅板散熱量與待測板傳熱量相等這一條件，將測不良導(dǎo)體傳熱速率的問題轉(zhuǎn)化為了測良導(dǎo)體散熱速率的問題