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1、稳态法测量热导率第1 页，本讲稿共12 页实验原理 稳态法测量热导率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，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。第2 页，本讲稿共12 页 设稳态时，样品的上下平面温度分别为、，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，S为样品的平
2、面面积，实验中样品为圆盘状，设圆盘样品的直径为第3 页，本讲稿共12 页 实验时，当测得稳态时的样品上下表面温度后，将样品B抽去，让加热盘C与散热盘P解触，当散热盘的温度上升到高于稳态时的值20摄氏度以上后，移开加热盘，让散热盘在电扇作用下冷却，记录散热盘温度随时间t的下降情况，求出散热盘在 时的冷却速率，则散热盘P在 时的散热速率为第4 页，本讲稿共12 页 所以样品的导热系数为：第5 页，本讲稿共12 页实验仪器第6 页，本讲稿共12 页实验步骤（1）接上导热系数测定仪的电源，开启电源后，设定控制温度50摄氏度，设置完成按“确定”键，加热盘即开始加热。（2）加热盘的温度上升到设定温度值时，
3、开始记录散热盘的温度，可每隔一分钟记录一次，待在十分钟或者更长的时间内加热加热盘和散热盘的温度值基本不变，可以认为已经达到稳定状态了。第7 页，本讲稿共12 页（3）按复位键停止加热，取走样品，调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好，按升温设置到80摄氏度，设置完成按“确定”键，使 到45摄氏度即可。（4）按复位键，移去加热盘，让散热圆盘在风扇作用下冷却，每隔10秒（或者30秒）记录一次散热盘的温度示值，由临近值 的温度数据中计算冷却速率，也可根据记录数据做冷却曲线，用镜尺法做曲线在点的切线，根据切线斜率计算冷却速率。第8 页，本讲稿共12 页实验结果与分析散热盘（不同位置）平均值Hp/mm 7
4、.63 7.62 7.73 7.61 7.73 7.65 7.66 散热盘直径（不同角度）平均值Dp/mm 130.00 129.98 130.00 129.99 130.01 130.00 130.00 橡皮样品厚度（不同位置）平均值hB/mm 8.07 8.07 8.06 8.05 8,05 8.06 8.06橡皮样品直径（不同角度测量）平均值dB/mm 129.22 128.82 128.92 128.16 129.00 128.99 128.85第9 页，本讲稿共12 页 稳态时（十分钟内温度基本保持不变），样品上表面的温度示值=50.5摄氏度.样品下表面温度=37.3摄氏度。每隔十秒记录一次散热盘冷却时的温度示值。第10 页，本讲稿共12 页 代入公式计算得 温度的测量有所误差，但是多次测量减少误差。斜率的拟合度较高，基本符合实际数值。第1 1 页，本讲稿共12 页学习感想及课程建议 通过本次学习，我发现物理的基本原理的掌握很重要，而且做实验需要耐心，只有这样才能最终顺利的完成实验。老师很认真，没有意见。谢谢老师！第12 页，本讲稿共12 页