2024年導(dǎo)熱系數(shù) 實驗報告

試驗2.8用穩(wěn)態(tài)平板法測定不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù)試驗匯報一、試驗?zāi)康?（1）用穩(wěn)態(tài)平板法測定不良導(dǎo)體的導(dǎo)熱系數(shù).（2）運用物體的散熱速率求傳熱速率.二、試驗器材.試驗裝置、紅外燈、調(diào)壓器、杜瓦瓶、數(shù)字式電壓表.三、試驗原理.導(dǎo)熱是物體互相接觸時，由高溫部分向低溫部分傳播熱量的過程.當溫度的變化只是沿著一種方向（設(shè)z方向）進行時，熱傳導(dǎo)的基本公式可寫為dQ=-λ---------------------------------------------（）它表達在dt時間內(nèi)通過dS面積的熱量dQ，dTdz為溫度梯度，λ為導(dǎo)熱系數(shù)，它的大小由物體自身的物理性質(zhì)決定，單位為W?m-1在圖中，B為待測物，它的上下表面分別和上下銅、鋁盤接觸，熱量由高溫鋁盤通過待測物B向低溫銅盤傳遞.若B很薄，則通過B側(cè)面向周圍環(huán)境的散熱量可以忽視不計，視熱量只沿著垂直待測板B的方向傳遞.那么在穩(wěn)定導(dǎo)熱（即溫度場中各點的溫度不隨時間而變）的狀況下，在?t時間內(nèi)，通過面積為S、厚度為L的勻質(zhì)圓板的熱量為?Q=-λ---------------------------------------------（）式中，?T為勻質(zhì)圓板兩板面的恒定溫差，若把（）式寫成?Q---------------------------------------------（）的形式，那么?Q?t便為待測物的導(dǎo)熱速率，只要懂得了導(dǎo)熱速率，由（）式即可求出λ試驗中，使上鋁盤A和下銅盤P分別到達恒定溫度T1、T2，并設(shè)T1>T2，即熱量由上而下傳遞，通過下銅盤P向周圍散熱.由于T1和T2不變，因此，通過B的熱量就等于C向周圍散發(fā)的熱量，即B的導(dǎo)熱速率等于C的散熱速率.因此，只規(guī)定出了C在溫度T由于P的上表面和B的下表面接觸，因此C的散熱面積只有下表面面積和側(cè)面積之和，設(shè)為Sm，而試驗中冷卻曲線是C所有裸露于空氣中測出來的，即在P的上下表面和側(cè)面積都散熱的狀況下記錄的.設(shè)其所有表面積為S全?Q---------------------------------------------（）式中，?Q?t部為S部面積的散熱速率，?Q?t全為S全面積的散熱速率.而散熱速率?Q?t部就等于?Q---------------------------------------------（）設(shè)下銅盤直徑為D，厚度為δ，那么有SS---------------------------------------------（）由比熱容的基本定義c=ΔQmΔT?Q---------------------------------------------（）將（）式、（）式代入（）式得?Q---------------------------------------------（）將（）式代入（）式得λ=---------------------------------------------（）式中，m為下銅盤的質(zhì)量，c為下銅盤的比熱容.四、試驗內(nèi)容.（1）用游標卡尺多次測量下銅盤的直徑D、厚度δ和待測物厚度L，然後取其平均值.下銅盤質(zhì)量m由天平測出，其比熱容c=3.850×（2）試驗時，先將待測樣品放在散熱盤P上面，然後將發(fā)熱鋁盤A放在樣品盤P上方，再調(diào)整三個螺栓，使樣品盤的上下兩個表面與發(fā)熱鋁盤A和散熱銅盤P緊密接觸.（3）將集成溫度傳感器插入散熱盤P側(cè)面的小孔中，并將集成溫度傳感器接線連接到儀器面板的傳感器插座.用專用導(dǎo)線將儀器機箱後部插座與加熱組件圓鋁盤上的插座加以連接.為了保證溫度測量的精確性，采用同一種溫度傳感器測溫，在需要測量發(fā)熱盤A和散熱盤P溫度時，采用手動操作，變換溫度傳感器的測溫對象.（4）接通電源，在“溫度控制”儀表上設(shè)置加溫的上限溫度.按加熱開關(guān)，假如儀器上限溫度設(shè)置為100℃，那么當傳感器的溫度到達100℃，大概加熱40分鐘後，發(fā)熱鋁盤A、散熱銅盤P的溫度不再上升時，闡明系統(tǒng)已到達穩(wěn)態(tài)，這時每間隔5分鐘測量并記錄T1和T2的（5）測量散熱盤在穩(wěn)態(tài)值T2附近的散熱速率.移開發(fā)熱鋁盤A，取下待測盤，并將發(fā)熱鋁盤A的底面和銅盤P直接接觸，當P盤的溫度上升到高于穩(wěn)態(tài)值T2值若干度（例如5℃左右）後，再將發(fā)熱鋁盤A移開，讓散熱銅盤P自然冷卻.這時候，每隔30s記錄此時的T2五、試驗數(shù)據(jù)記錄與處理.表一下銅盤直徑、厚度，待測物厚度試驗成果登記表次數(shù)項目12345平均值/mmD/mm98.2698.1698.2298.1298.1898.19δ/mm10.109.9810.0010.0010.0810.03L/mm8.148.188.148.108.068.12下銅盤質(zhì)量為m表二穩(wěn)態(tài)時T1、T12345T102.3102.3102.3102.3102.3T79.379.179.279.279.2取平均值，穩(wěn)態(tài)時，T1=102.3表三測下銅盤散熱速率試驗成果登記表時間0306090120150180210T86.185.384.483.582.581.780.879.9運用作圖法求下銅盤的散熱速率得下銅盤散熱速率為K=0.02976由（2.。8.9）式，得待測樣品的導(dǎo)熱系數(shù)為λ=六、誤差分析.（1）系統(tǒng)誤差1.由于試驗儀器自身存在的缺陷，如加熱鋁盤的保溫性能不佳，導(dǎo)致產(chǎn)生誤差.2.未考慮待測樣品側(cè)面向周圍環(huán)境散發(fā)熱量所導(dǎo)致的試驗誤差.3.環(huán)境溫度變化導(dǎo)致試驗中系統(tǒng)難以到達穩(wěn)態(tài).（2）偶爾誤差1.在用游標卡尺測量銅盤和待測盤直徑與