測(cè)定固體導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告
發(fā)表時(shí)間：2023-09-18
實(shí)驗(yàn)報(bào)告名稱(chēng)：固體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定
1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并將其與理論值進(jìn)行比較，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理和方法的正確性。
2. 實(shí)驗(yàn)原理
根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律，當(dāng)物體內(nèi)部存在溫度梯度時(shí)，熱量將從高溫處傳向低溫處。在物體內(nèi)部取兩個(gè)垂直于熱傳導(dǎo)方向、相距為h的兩個(gè)平面，其面積元為D，溫度分別為和，則有：dQdT心=-人dS dT 。式中dQdT為導(dǎo)熱速率，丁為與面積元dS相垂直方向的溫度梯度，“-”表示熱量由高溫區(qū)域傳向低溫區(qū)域，r即為導(dǎo)熱系數(shù)，是一種物性參數(shù)，表征的是材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣，其單位為W/(m-K)，對(duì)于各項(xiàng)異性材料，各個(gè)方向的導(dǎo)熱系數(shù)是不同的，常用張量來(lái)表示。
3. 實(shí)驗(yàn)儀器
本實(shí)驗(yàn)需要使用數(shù)字毫伏表（一般量程為20mV，3位半的LED顯示，分辨率為10uV左右，具有極性自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能）和導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x（可用穩(wěn)態(tài)法測(cè)量不良導(dǎo)體、金屬氣體的導(dǎo)熱系數(shù)）。
4. 實(shí)驗(yàn)步驟
（1）將待測(cè)樣品放置在樣品盤(pán)（橡皮）上，并將其置于散熱盤(pán)（銅盤(pán)）之間；
（2）將熱電偶插入樣品盤(pán)和散熱盤(pán)側(cè)面的小孔底部，使熱電偶測(cè)量端與銅盤(pán)接觸良好；
（3）將數(shù)字毫伏表與導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x連接并設(shè)置參數(shù)；
（4）在杜瓦瓶中放入冰水混合物，并將熱電偶插入小孔底部，使熱電偶測(cè)量端與銅盤(pán)接觸良好；
（5）開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)并觀(guān)察數(shù)字毫伏表的數(shù)值變化；
（6）測(cè)量完成后，將儀器關(guān)閉并取下樣品盤(pán)和散熱盤(pán)上的熱電偶；
（7）用游標(biāo)卡尺分別測(cè)出樣品盤(pán)和散熱盤(pán)的直徑和厚度各六次，并取平均值；
（8）用物理天平稱(chēng)出散熱盤(pán)（銅盤(pán)）的質(zhì)量；
（9）根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)。
5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出樣品的導(dǎo)熱系數(shù)并與理論值進(jìn)行比較。分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)與理論值存在一定誤差。這可能是由于測(cè)量過(guò)程中存在誤差、樣品的質(zhì)量和厚度不完全均勻等原因造成的。
6. 結(jié)論
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)穩(wěn)態(tài)法成功地測(cè)出了不良導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱系數(shù)，并將其與理論值進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)方法具有一定的可靠性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中也存在誤差和需要改進(jìn)的地方。在今后的實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)提高測(cè)量精度、改進(jìn)樣品制備方法等途徑來(lái)進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
7. 參考文獻(xiàn)
在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中列出相關(guān)的參考文獻(xiàn)。
