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一、实验重点及难点

实验重点：

1.?观察和认识传热现象和过程，理解傅某某导热定律；

2．学习用平板稳态法测量不良导体（橡胶盘）的导热系数。

实验难点:

1．测量加热时，加热桶、铜盘、橡胶盘的平衡温度；

2．加热过程中系统升、降温速度的控制；

3.?铜盘散热速率的求解。

二、实验仪器

不良导体热导率的测量实验的主要仪器有:主仪器,自耦调压器,,数字电压表,杜某某,游标卡尺,电子秒表。

三、实验原理

/

????图1?不良导体热导率测定装置原理图

1.?导热系数

1882年法国科学家傅某某(J.Fourier)建立了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅某某热传导定律的基础之上的。本实验采用的是稳态平板法测量不良导体的导热系数。

当物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传递到低温处，这种现象被称为热传导。傅某某指出，在dt时间内通过dS面积的热量dQ，正比于物体内的温度梯度，其比例系数是导热系数，即：

/

式中
为传热速率，
是与面积dS相垂直的方向上的温度梯度，“-”号表示热量由高温区向低温区域，
是导热系数，表示物体导热能力的大小。在SI中
的单位是W·m-1·K-1?。对于各向异性材料，各个方向的导热系数是不同的(常用张量来表示)。

2.?不良导体导热系数的测量

图1是不良导体导热系数测量装置的原理图。设样品为一平板，则维持上下平面有稳定的
和
(侧面近似绝热)，即稳态时通过样品的传热速率为：/式中
为样品厚度，
为样品上表面的面积，(
)为上、下平面的温度差，λ?为导热系数。

在实验中，要降低侧面散热的影响，就需要减小h。因为待测平板上下平面的温度
和
是用传热圆筒A的底部和散热铜盘C的温度来代表，所以就必须保证样品与圆筒A的底部和铜盘C的上表面密切接触。

实验时，在稳定导热的条件下(
和
值恒定不变)，可以认为通过待测样品盘B的传热速率与铜盘C向周围环境散热的速率相等。因此可以通过C盘在稳定温度
附近的散热速率
，求出样品的传热速率
。

在读取稳态时的
和
之后，拿走样品B，让C盘直接与传热筒A底部的下表面接触，加热铜盘 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 求出平均值。

(2)?熟悉各仪表的使用方法，按图1连接好仪器。

(3)?接通自耦调压器电源，缓慢转动调压旋钮，使红外灯电压逐渐升高，为缩短达到稳定态的时间，可先将红外灯电压升到200V左右，大约5min之后，再降到110V左右，然后每隔一段时间读一次温度值，若10min内
和
的示值基本不变，则可以认为达到稳定状态。记下稳态时的
和
值。随后移去橡胶盘B，让散热C盘与传热筒A的底部直接接触，加热C盘，使C盘的温度比
高某某10℃左右，把调压器调节到零电压，断开电源，移去传热筒A，让C盘自然冷却，每隔30s记一次温度T值，选择最接近
前后的各6个数据，填入表格中。

2．用逐差法求出铜盘C的冷却速率
，并由公式(6)求出样品的导热系数λ。

3．绘出T-t关系图，用作图法求出冷却速率
。

4．用方程回归法进行线性拟合，求解冷却速率
及其误差,将结果代入公式中，计算橡胶盘的导热系数λ。

5.?加热C盘时，升高的温度请务必控制在10度左右（约0.42mv），不能偏差太大。该操作过程动作要迅速。

五、实验数据处理

散热盘电势（每30s）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



电势/V

2.81

2.76

2.72

2.67

2.63

2.58

2.53

2.49

2.45

2.4



电压差

0.41



温差

10



散热速率

0.001467





铜质量

0.8



铜比热容

370.8



铜盘直径

0.01292



铜盘厚度

0.0069



橡胶直径

0.013



橡胶厚度

0.00786



橡胶质量

200.2



橡胶导热系数

0.***9





七、思考题

?1. 试分析实验中产生误差的主要因素。答:?使用游标卡尺测量直径时,由于直径的位置不好把握,故存在一定误差。做记录时秒表暂停,有一定的实际中橡胶盘的侧面也有散热,橡胶盘的散热量不完全等于铜盘的散热量。做实验的时候实验室的环境的温度有变化,铜盘的散热速率不恒定。

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