不良导体的热导系数的测量实验简介材料的导热系数是反映材料热性能的物理量,导热机理在很大程度上取决与它的微观结构,热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移。导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关,而且与它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。测量导热系数的方法比较多,但可以归并为两类基本方法:一类是稳态法,另一类是动态法。用稳态法时,先用热源对测试样品进行加热,并在样品内部形成稳定的温度分析,然后进行测量。而在动态法中,待测样品中的温度分布是随时间变化的,例如按周期性变化等。本实验采用稳态法进行测量。实验目的了解热传导现象的物理过程,学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数并用作图法求冷却速率。实验仪器待测橡皮垫、黄铜板、加热铜质圆盘(带隔热层)、红外灯、热电偶、杜瓦瓶、冰水混合物、0~250V变压器、秒表、游标卡尺等实验原理1,导热系数当物体内存在温度梯度时,热量从高温流向低温,谓之热传导或传热,传热速率正比于温度梯度以及垂直于温度梯度的面积,比例系数为热导系数或导热率:(1)2,不良导体导热系数的测量厚度为、截面面积为的平板形样品(橡胶板)夹在加热圆盘和黄铜盘之间。热量由加热盘传入。加热盘和黄铜盘上各有一小孔,热电偶可插入孔内测量温度,两面高低温度恒定为T1和T2时,传热速率为(2)1图1图2由于传热速率很难测量,但当T1和T2稳定时,传入橡胶板的热量应等于它向周围的散热量。这时移去橡胶板,使加热盘与铜盘直接接触,将铜盘加热到高于T2约10度,然后再移去加热盘,让黄铜盘全表面自由放热。每隔30秒记录铜盘的温度,一直到其温度低于T2,据此求出铜盘在T2附近的冷却速率。铜盘在稳态传热时,通过其下表面和侧面对外放热;而移去加热盘和橡胶板后是通过上下表面以及侧面放热。物体的散热速率应与它们的散热面积成正比,(3)式中为盘自由散热速率。而对于温度均匀的物体,有(4)这样,就有(5)2结合(2)式,可以求出导热系数:(6)m铜、hB、RB、hA、T1、T2都可以由实验测量出准确值,而黄铜盘的比热容为0.3709kJ/kgK。实验内容1观察和认识传热现象、过程及规律(1)用卡尺测量黄铜盘A和待测橡胶盘B的厚度和直径,要求多次测量,并求出平均值和不确定度。A盘的质量为已知。(2)连接好仪器,将热电偶插入A盘和加热筒底部侧面的小孔内,热电偶的冷端置于保温瓶的冰水混合物中。(3)接通调压器电源,缓慢升高电压,使红外灯电压逐渐...