稳态法测固体的导热系数的误差来源

稳态法测固体的导热系数的误差来源

稳态法测量不良导体的导热系数

一.实验目的
1.掌握用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数
2.学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。

二.实验仪器  
FD-TC-B型导热系数测定仪装置如图1所示，它由电加热器、铜加热盘C，橡皮样品圆盘B，铜散热盘P、支架及调节螺丝、温度传感器以及控温与测温器组成。





数字电压表







四.实验步骤
(1) 取下固定螺丝，将橡皮样品放在加热盘与散热盘中间，橡皮样品要求与加热盘、散热盘完全对准；要求上下绝热薄板对准加热和散热盘。调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好，但注意不宜过紧或过松；
(2) 按照图1所示，插好加热盘的电源插头；再将2根连接线的一端与机壳相连，另一有传感器端插在加热盘和散热盘小孔中，要求传感器完全插入小孔中，并在传感器上抹一些硅油或者导热硅脂，以确保传感器与加热盘和散热盘接触良好。在安放加热盘和散热盘时，还应注意使放置传感器的小孔上下对齐。（注意：加热盘和散热盘两个传感器要一一对应，不可互换。）
(3) 接上导热系数测定仪的电源，开启电源后，加热盘即开始加热，“加热”、“散热”选择开关在数字电压表上显示散热盘的当时温度（电压值）。
(4) 加热盘的温度上升到一定温度值时（约3.40mV左右），开始记录散热盘的温度，可每隔一分钟记录一次，待在10分钟或更长的时间内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。记下散热盘温度值θ2。
(5) 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，接通加热，使散热盘温度上升到高于稳态时的θ2值20℃（查表得出相应的电压值）左右即可。
(6) 移去加热盘，让散热圆盘在风扇作用下冷却，每隔30秒记录一次散热盘的温度示值，根据记录数据做冷却曲线，用镜尺法作曲线在θ2点的切线，根据切线斜率计算冷却速率。
(7) 计算不良导体样品的导热系数。
五.注意事项
1． 为了准确测定加热盘和散热盘的温度，实验中应该在两个传感器上涂些导热硅脂或者硅油，以使传感器和加热盘、散热盘充分接触；另外，加热橡皮样品的时候，为达到稳定的传热，调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘紧密接触，注意不要中间有空气隙；也不要将螺丝旋太紧，以免影响样品的厚度。
2． 导热系数测定仪铜盘下方的风扇做强迫对流换热用，减小样品侧面与底面的放热比，增加样品内部的温度梯度，从而减小实验误差，所以实验过程中，风扇一定要打开。
六.数据记录与数据处理
样品：橡皮；                                
室温：  ℃；
散热盘比热容（紫铜）：   ；       散热盘质量：    ；

厚度/mm
直径/mm

散热盘
 
 

橡皮样品
 
 

绝缘样品
 
 

稳态时，样品上表面的温度 =      ，下表面的温度 =      
散热盘自然冷却时温度记录

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1.作冷却曲线;

2.用镜尺法求出冷却速率。将镜子制成的直尺通过A点,然后以A点为圆心转动此镜尺，直到镜子中靠近镜子一端曲线的像与原来曲线成一直线，此时直尺的方向即为该曲线在A点的曲率半径方向，沿镜尺画一直线，然后过A点画出与此线垂直的直线，此直线即是曲线在A
点的切线。
3.计算样品的导热系数。