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《大學化學實驗（II）》課程實驗數(shù)據(jù)記錄

大學：化學大學專業(yè)：光電信息科學與工程年級：15

實驗人姓名（學號）：李法翰（

V］白天［］

日期：2016年12月20日禮拜二下午［］晚上［

溫度：24r相對溫度：46%實驗B2不良導體熱傳導率的檢測（準穩(wěn)態(tài)法）

【實驗目的】

（1）了解準穩(wěn)態(tài)法檢測導熱系數(shù)和比熱的原理.

（2）學習熱電偶檢測體溫的原理和使用方式.

（3）用準穩(wěn)態(tài)法檢測不良導體的導熱系數(shù)和比熱.

［原理概述］

熱傳導是熱傳遞三種基本形式之一。導熱系數(shù)定義為單位氣溫梯度下每單位時間內(nèi)由單位面積傳遞的熱量，單位為W/（m?K）。它表征物體導熱能力的大小。

比熱是單位質量物質的潛熱量。單位質量的某種物質哈工大物理實驗準穩(wěn)態(tài)，在氣溫下降（或減少）1度

時所吸收（或放出）的熱量，稱作這些物質的比熱，單位為J/（kgK）。

檢測導熱系數(shù)和比熱一般都用穩(wěn)態(tài)法，使用穩(wěn)態(tài)法要求水溫和熱流量均要穩(wěn)定，但在實際操作中要實現(xiàn)這樣的條件比較困難，因此會造成檢測的重復性、穩(wěn)定性、一致性較差，偏差也較大。為了克服穩(wěn)態(tài)法檢測的那些弊病哈工大物理實驗準穩(wěn)態(tài)，本實驗使用了一種新的檢測方式――準穩(wěn)態(tài)法，使用準穩(wěn)態(tài)法只要求溫差恒定和溫升速度恒定，而毋須通過長時間的加熱達到穩(wěn)態(tài)，就可以通過簡單的估算得到導熱系數(shù)和比熱。

穩(wěn)態(tài)誤差實驗_哈工大物理實驗準穩(wěn)態(tài)_穩(wěn)態(tài)實驗心得

1.準穩(wěn)態(tài)法檢測原理

考慮如圖1所示的一維無限大導熱模型：一無限大不良導體平板長度為2R，初始溫

度為to,如今平板一側同時施加均勻的指向中心面的熱流密度qc,則平板各處的氣溫t（x,）

將隨加熱時間.而變化

以試樣中心為座標原點，上述模型的物理描述可抒發(fā)如下:

r)r)

-----=c----:—

drdx2

_坐d?巧_0

Adx

r(jc?0)—ZQ

(1)

式中a-牡:c,一為材料的導熱系數(shù)，為材料的密度,

ES1理想中的無限大不良導體平槻*c為材料的比熱。

可以給出此等式的解為:

r)=

「十丄宀叫琴￡0匚込竺z

穩(wěn)態(tài)實驗心得_穩(wěn)態(tài)誤差實驗_哈工大物理實驗準穩(wěn)態(tài)

2R6托fn2R

考察t（x,）的解析式（2）可以看見，隨加熱時間的降低，樣品各處的氣溫將發(fā)生變化，但是我們注意到式中的級數(shù)求和項因為指數(shù)衰減的緣由，會隨加熱時間的降低而逐

漸變小，直到所占份額可以忽視不計。

定量剖析表明，當耳"打之后，上述級數(shù)求和項可以忽視。這時式（2）可簡寫成:

.r3R

R2R~~6

這時，在試件中心處有x=0,因此有:

r(x.r)=+——-—

R6在試件加熱面處有x二R,因此有:

azR

----|----

^>0.5由式（4）和（5）可見，當加熱時間滿足條件

(4)時，在試件中心面和加熱面處溫

度和加熱時間成線性關系，溫升速度都因此值是一個和材料導熱性能和實驗條件有

關的常數(shù)，此時加熱面和中心面間的氣溫差為：

Az=i(R.r)-『(

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