《大学物理实验》课件13-实验十三固体导热系数的测定.pptx

1、实验十三 固体导热系数的测定热传递热传导热对流热辐射热传导 热传导是由于物体内部存在温度梯度，而发生从高温部分向低温部分传递热量的过程。实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞，而使热能（内能）从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，在气体、液体中它往往与对流同时发生。各种物质的热传导性能不同，热传导过程的基本定律是博里叶定律。对流对流作为热传递的一种途径，是流体（气体、液体）中热传递的主要方式。它是指流体中较热部分和较冷部分在流体本身的有序的循环流动下的相互搀和，使温度趋于均匀从而达到热能（内能）传递的过程。对流往往自发产生，这是由于温度不均匀性所引起的压力或

2、密度差异的结果。热辐射热辐射指受热物体以电磁辐射的形式向外界发射并传送能量的过程。物体温度越高，辐射越强。与热传导、对流不同，热辐射能把热能以光的速度穿过真空，从一个物体传给另一个物体。任何物体只要温度高于绝对零度，就能辐射电磁波，波长为0.440微米范围内的电磁波（即可见光与红外线）能被物体吸收而变成热能，故称为热射线。因电磁波的传播不需要任何媒质，所以热辐射是真空中唯一的热传递方式。例如，太阳传给地球的热能就是以热辐射的方式经过宇宙空间而来的。This color schlieren image reveals thermal convection from a human hand(in

3、 silhouette form)to the surrounding still atmosphere.Photographed using schlieren equipment.导热系数是表征物质热传导性质的物理量，其测定有着重要的实际意义（如房屋设计）。导热性能较好的物体称为良热导体，导热性能较差的物体称为不良热导体。导热系数低于0.22 W/（mK）的一些固体材料称为绝热材料。不同材料的导热系数相差很大，即使是同一种材料，其导热系数还随温度、压强、湿度、物质结构和密度等因素而变化。因此，材料的导热系数常常需要通过实验的方法来测定。测量方法：稳态法和动态法两类基本方法。本实验用稳态法测

4、定不良导热体硅橡胶的导热系数。实验仪器发热铝盘发热铝盘硅橡胶盘硅橡胶盘散热铜盘散热铜盘温度传感器温度传感器 传感器传感器温度显示温度显示计时计时发热盘发热盘温度显示温度显示加热上限加热上限温度设定温度设定风扇开关风扇开关加热开关加热开关游标卡尺游标卡尺电子天平电子天平手套手套hTTStQ)(21傅立叶导热方程式K)：W/(m单位)/(68.418)/(1KmWCcmsCal T1ST2htQ待测硅橡胶盘待测硅橡胶盘（热流量）（热流量）导热系数、S S、T T、h h、T Tt tQ Q2 21 1所需测量量T2待测硅橡胶盘待测硅橡胶盘Shh、S用游标卡尺测量用游标卡尺测量T1=T铝铝待测硅橡胶

5、盘待测硅橡胶盘发热铝盘发热铝盘散热铜盘散热铜盘T2=T铜铜将温度传感器各插入铝盘和铜盘将温度传感器各插入铝盘和铜盘小孔中测定小孔中测定T T1 1、T T2 2待测硅橡胶待测硅橡胶盘盘发热铝盘发热铝盘散热铜盘散热铜盘散热铜盘散热铜盘在在稳态稳态（T=TT=T2 2）时）时向外散热的热流量向外散热的热流量m m铜盘的质量铜盘的质量 c c铜材的比热容铜材的比热容 铜盘的铜盘的冷却速率冷却速率t tT T2 21 1B BB BP PP P、T、T、T、T、h、h、R、R、h、h、R、RttTTm、m、实际需测定量有8个：实际需测定量有8个：散热铜盘散热铜盘硅橡胶盘硅橡胶盘试述各量代表什么？试述各量代表什么？2 21 12 2B BB BP PP PP PP PT TT TRRh hh hR R2 22h2hR RttTTmCmC注意事项 1.实验顺序改为：5-1-2-3-4。2.P132倒数第二行“每间隔5min”改为“每间隔1min”，表5-12也作相应改动。3.温度传感器的头部我们不加导热硅脂。4.如何计算散热铜盘在稳态值附近的散热速率？（逐差法）5.硅橡胶的导热系数范围为0.0720.165W/（mK），可能有误。6.实验操作过程中一定要注意防止高温烫伤！7.系统从加热到达稳态需时约40min甚至更长，因此实验时要注意时间上的安排。