一维非稳态导热法测不良导体导热系数实验思考

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2014-10-11 10:32 标签： 稳态导热
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用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告
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3秒自动关闭窗口测量不良导体的导热系数（稳态法）
实验6 测量不良导体的导热系数（稳态法）
(1)学习一种量热方法——稳态平板法；
(2) 学习用物体散热速率求热传导速率的实验方法；
（3）测量不良导体橡皮样品的导热系数。
导热系数测定仪&& 物理天平&& 热电偶& 杜瓦瓶
1898年C.H.Lees首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，如图1所示，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。
、，根据傅立叶传导方程，在时间内通过样品的热量满足下式：
&&&&&&&&&&
式中为样品的导热系数，为样品的厚度，为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状，设圆盘样品的直径为,则由（1）式得：
&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(2)
&&& 实验装置如图2所示，固定于底座的三个支架上，支撑着一个铜散热盘,散热盘可以借助底座内的风扇，达到稳定有效的散热。散热盘上安放面积相同的圆盘样品,样品上放置一个圆盘状加热盘，其面积也与样品的面积相同。
当传热达到稳定状态时，样品上下表面的温度和不变，这时可以认为加热盘通过样品传递的热流量与散热盘向周围环境散热量相等。因此可以通
过散热盘在稳定温度时的散热速率来求出热流量。方法如下：当测得稳态时的样品上下表面温度和后，将样品抽去，让加热盘与散热盘接触，当散热盘的温度上升到高于稳态时的值1mV左右时，移开加热盘，复上样品，让散热盘在电扇作用下冷却，记录散热盘温度随时间（每隔30秒）的下降情况，求出散热盘在时的冷却速率，则散热盘在时的散热速率为：
&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(3)
其中为散热盘的质量，为其比热容。
在达到稳态的过程中，盘的上表面并未暴露在空气中，而物体的冷却速率与它的散热表面积成正比，为此，稳态时铜盘的散热速率的表达式应作面积修正：
&&&&&&&&&&&
其中为散热盘的半径，为其厚度。
由（2）式和（4）式可得：
所以样品的导热系数为：
&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&(6)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
导热系数测定仪装置如图2所示,它由带电热板的发热盘A,橡皮样品圆盘,铜散热盘、螺旋头C、数字电压表H、杜瓦瓶G及支架D、风扇E组成。
&&&&&&&&&&&&&&&
1=4.00mV即可将开关拔至于110mV档待降至3.5mV左右时通过手动调节电热板电压220V档、110 V档及 0V档，使1读数在0.03mV范围内,同时每隔2分钟记下样品上下园盘A和P的温度1和数值，待数值在10分钟内不变即可认为已达到稳定状态，记下此时的1和数值。
(4) 取走样品B，让加热盘与散热盘接触，当散热盘的温度上升到高于稳态时的值1mV左右时，移开加热盘，复上样品，让散热盘在电扇作用下冷却，记录散热盘温度随时间（每隔30秒）时的下降情况，选取邻近的温度数据，求出散热盘在时的冷却速率，并作出冷却曲线图。
（5）样品园盘B和散热盘P的几何尺寸，可用游标卡尺多次测量（三次）取平均值。散热盘的质量用天平称量。
(6) 根据测量得到的稳态时的温度值和，以及在温度时的冷却速率，由公式计算不良导体样品的导热系数。
C为铜的比热容，ccu=393J/(kg·℃)。
图2 散热盘冷却曲线
取临近温度的测量数据求出冷却速率。（或者用镜尺法求出冷却速率）
将以上数据代入公式（6）计算得到：
查阅相关资料知，
橡皮在的条件下测定导热系数为。两道 大学物理实验 的问题？？？不良导体热导率的测定 实验._百度知道
两道 大学物理实验 的问题？？？不良导体热导率的测定 实验.
所以λ也与传热状态有关,哪种正确,而不能说λ与稳恒态有关;③是由绝缘材料传热性能所决定的物理量,①实际上就是热容量;dl=ΔT&#47?2,本次实验所测量的热导率λ;l,这使测量和计算都大大简化.
试指出上述4种看法中;④是完全由绝缘材料传热性能所决定的物理量,但因要在稳恒态时才能测量;Δl=(T2-T1)&#47.
1,我们在稳恒态进行测量是为了使dT&#47?为什么;②是决定传热状态是否达到稳恒态的物理量,这种测λ的方法是否适用于测热的良导体不良导体热导率的测定 实验
提问者采纳
λ = α * Cp
* ρ （热扩散系数*热容量*密度）用稳态法不太合适测量热的良导体，热量容易损失，热的良导体热传导性能好，使物体两表面的温度测量不准确4，热导率是一个材料的本征性能
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出门在外也不愁来源：《河北民族师范学院学报》1999年第02期 作者：李志文
稳态法测量不良导体导热系数
导热系数是一重要的物理量，不良导体导热系数的测定，是热学中比较重要的实验，用稳态法测不良导体导热系数是一种常见的方法，它较其它方法更方便，精确度更高。测定不良导体的导热系数的原理是法国数学家、物理学家约瑟夫·付里叶给出的导热方程式，在物体内部，垂直于导热方向上，两个相距为ｈ，面积为ｓ，温度分别为Ｔ１、Ｔ２的平行平面，在△ｔ秒内，从一个平面传到另一个平面的热量△Ｑ，满足下述表式：△Ｑ△ｔ＝－λ·ｓＴ２－Ｔ１ｈ式中△Ｑ△ｔ定义为传热速率，λ定义为该物质的导热系数，亦称热导率“－”号表示热量向温度低的方向传递，由此得：λ＝△Ｑ△ｔ·ｈｓ（Ｔ１－Ｔ２）对于样品Ｂ可有：λ＝△Ｑ△ｔ·ｈＢｓＢ（Ｔ１－Ｔ２）式中ｈＢ、ｓＢ和Ｔ都易测得，而△Ｑ△ｔ可由稳态法测出。对如图１所示的热学系统，当系统处于稳定状态时，样品Ｂ上、下两面的温度Ｔ１、Ｔ２不变，说明通过传热筒Ｃ向样品Ｂ的传热速率与样品Ｂ通过Ａ盘的散热速率相等，否则Ｔ２将继续升高。因此可通过求Ａ盘的散热速率得到传热速率，而散热速率由Ａ盘的冷却曲线求出。由于样品Ｂ是不良导体，且侧面积较小，故侧面损失的热量忽略不计。在实验中，......(本文共计3页)
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河北民族师范学院学报
主办：河北民族师范学院
出版：河北民族师范学院学报杂志编辑部
出版周期：季刊
出版地：河北省承德市您的位置： &
稳态法测不良导体导热系数实验装置的改进
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