不良導體熱效應大物實驗報告

班號 _學號__姓名__教師簽字 實驗日期 組號預習成績 __總成績 實驗不良導體熱導率的測量一．實驗目的本實驗的目的是了解熱傳導現(xiàn)象的物理過程學習用穩(wěn)態(tài)平板法測量不良導體的導熱系數(shù)并用作圖法求冷卻速率實驗原理1-導熱系數(shù)1KS2年法國科學家燉里葉(fFourkr)建芒了熱傳導理怎冃前齊種測屋導熱痰數(shù)的方法都是建辺在傅里葉熱傳導定律的基礎之上的.本實驗采用的是稔態(tài)平板陸翻量禺體的導熱樂數(shù).當物體內聆燈昭變悌度存在時.就荷熱瑜從高隘處傳遞到低溫處.這抻現(xiàn)象肢稱再熱倍W口廨里葉指出.在血時何內通過曲而枳的熱癡IE比于厠休內的話麼梯麼，其比例系數(shù)是導熱系數(shù).即；dt(1)dt式中罟為傳熱速率，袞與面^dStil垂宜的方向上的區(qū)度梯度，“-”號農亦熱肚由高趙區(qū)向低溫城域"是導熱系敵?去亦拘體#熱徙力的丸小.在S1申入的

單位足Wmi-K^.對T衿向異件材料，各個庁向的導熱系數(shù)屋不同的（常用旅雖來表示）&孔不良導體導磚系敷的測■(2)圖1罡不EL導體#熱乘數(shù)測量裝置的原理圖.設樣品対一平板.則維持上下平面宵穩(wěn)定的兒和匚（AS而近似絶熱）.即稔態(tài)時通過樣品的傳熱連辛為：/導(2)式中％為桶拈厚際SB=ir*R^樣胡上我麵的Ifif積.（巧一G）為上、卜平血的皚廈羞’X為導拇系數(shù)匚住實驗屮.嬰降低関面融黯的匪響、就需耍減小阮因為恃測平板上下平面的湖度耳和T?越用傳招卿筒A的底卿和醴想銅盤（:前溫麼來代喪、所以就必須保證祥品與閥筒A的底部和銅播C的上表面密切接觸"賓於時*在穩(wěn)定呂熱的條件F1T*和耳恒恫迅不變）.可以認為通過待測樣品盤B的傳熱速率與時盤C向周圍環(huán)境散熱的遼率相暮.因此可以通過C盤在穩(wěn)定溫懂耳附班的散熱速耗求出樣品的怕穗速率警°征悽礙穩(wěn)態(tài)時的％和耳之層.京走樣品山讓f盤孔按與倍熱筒A底諾的下左面l￡#f加敷銅盤G便匸盤為度卜弁到比q衙10X?用右*再移去僧迪筠A“讓銅盤e逋過外我面晝接向環(huán)境自救冷卻打每隔?段吋間記卜中應的淋度tf[?求出仁熬料q附近的冷卻連率罟。8- UI對于嵋?guī)ж螇逊€(wěn)態(tài)僅慮時’苴散畠的外衷面積油ttR2十2JiRthc,格丈傳熱筒A后TC社的散熱沖衷面積為2丹％+2jrRfhcM^RECRc+hA考慮到物體的散熱速率與它的族熱面積成比例*所^：l!QffRJRC+2hJ典件Rc+2hcHQ傳」=?? ■=j ■8■dt2itRc（Rf+hc）dr2Rc+2hcdt式中血和h』｝別為C盤的半怪相離度"桓據(jù)熱容的定義，時臉度均勻的掏體'有：dQftj dT—=mcdT對應銅盤&就有：JQft dT—=%%不其中m制相％分別是E盤的質駄利比熱容*將此式買入式（町中.右：dQ Rc+2\dTdF=m*Cft12Re+2hcdt比較戌伍）《H2）,便得出導熱系數(shù)的注式；"叫％幅“只阿-耳）傀+h”Rc+"叫％幅“只阿-耳）傀+h”m眄h曠隔、趾、TtftlTs都可由實驗測呈出準確值*本實號所用黃

銅盤比熱容為0,3709kJ/（kgK）,因此，只婪求：1吟，就可以求岀導熱系數(shù)「二．數(shù)據(jù)處理用逐差法求出銅盤C的冷卻速率釜?并市公式求出樣品的導熱系數(shù)入繪出T-t關系圖，用作圖法求出冷卻速率詈。用方程回歸法進行線性擬詐，求解冷卻速率#及具溟差，將結果代入公式中，計算橡膠盤的導熱系數(shù)九一、則先求散熱盤散熱系數(shù)：利用逐差法；0.0020625(計算過程我用草紙算的沒有體現(xiàn))利用圖像和回歸直線；LinearmodelPoly1:f(x)=p1*x+p2Coefficients(with95%confidencebounds):p1=-0.002251(-0.00232,-0.002182)p2=3.913(3.897,3.93)Goodnessoffit:SSE:0.00178R-square:0.9979AdjustedR-square:0.9977RMSE:0.01272二、導熱系數(shù)的計算： Rc+2hc dTA="3阿E屁応殛利用此公式：0.3709*m銅*80.10mm*(130.50+2*70.15)/2*n*(139.32)"2(16*30)*(130.50+70.15)*0.00225=0.241W.m(-1)K(-1)三．實驗結論及現(xiàn)象分析散熱系數(shù)-0.002251導熱系數(shù)：0.241四．討論問題1.試分析實驗中產生誤差的主要因素以及實驗中是如何減小誤差的？根據(jù)記錄的室溫7i=2L8°CS7i=22.6°C可知實驗中環(huán)境溟度有一定變化，這會改變下槪與空吒的溫度梯度以及樣品盤側面的敕熱速度，垠裁影響植定溫度申錘溫速度M過山于降溫速度測量彳艮快「同此本次實驗的溫度讀數(shù)都集中在-個出較短的橡膠盤的側血也仃散熱.師本實驗認為樣Si'iHA.I'.盤吸熱和山卜盤放熱.因此試:驗選川的樣晶盤厚度必須要小*其次還要考慮到秒表的時間誤差等等，這些都不可以忽略。2.傅里葉定律dQ/dt（傳熱速率）是不易測準的量。本實驗如何巧妙地避開了這一難題？傳熱速率不易測量，但是用于自由散熱的物體可以利用溫度，比熱容之間的關系確定好結果，化繁為簡。實驗現(xiàn)象觀察與原始數(shù)據(jù)記錄csstia熱到平衡溫度時的溫差電動勢測圭C銅埶嗓國平衙溫嗣的遍差電動勢的絕對值（now）_ 觀加輒匚盤.德匚盤的溫度ttT2高卸0弋左右（即溫差膽動勢升高642ev左石）址C蠱自瞬抓測蚩C銅盤降蠱過程中平同時刻蠱騎時應的應電動勢：狽僵匚盤降溫過程中不同日垓I溫度對應的溫差電動歎瞬3伽記錄一次L并記錄到下表中189—121112133.443373.303243.173.113,05

1112B141516'I3.113.052.992.942.66増加列A銅盤加梆到年衡溫度時的溫差電朋勢1112B141516'I3.113.052.992.942.66増加列A銅盤加梆到年衡溫度時的溫差電朋勢測雖A洞盤加熱到平衡溫度時的溫差電動勢的絕對働HW） 3.22加秋:盤「便V盤的僵度ttT2Wttj10X左右（即溫差盹動勢升離甘左右