測定固體導熱系數(shù)實驗報告
發(fā)表時間：2023-09-18
實驗報告名稱：固體導熱系數(shù)的測定
1. 實驗目的
本實驗旨在通過穩(wěn)態(tài)法測量不良導熱體的導熱系數(shù)，并將其與理論值進行比較，以驗證實驗原理和方法的正確性。
2. 實驗原理
根據(jù)傅里葉導熱定律，當物體內(nèi)部存在溫度梯度時，熱量將從高溫處傳向低溫處。在物體內(nèi)部取兩個垂直于熱傳導方向、相距為h的兩個平面，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即為導熱系數(shù)，是一種物性參數(shù)，表征的是材料導熱性能的優(yōu)劣，其單位為W/(m-K)，對于各項異性材料，各個方向的導熱系數(shù)是不同的，常用張量來表示。
3. 實驗儀器
本實驗需要使用數(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，具有極性自動轉(zhuǎn)換功能）和導熱系數(shù)測量儀（可用穩(wěn)態(tài)法測量不良導體、金屬氣體的導熱系數(shù)）。
4. 實驗步驟
（1）將待測樣品放置在樣品盤（橡皮）上，并將其置于散熱盤（銅盤）之間；
（2）將熱電偶插入樣品盤和散熱盤側(cè)面的小孔底部，使熱電偶測量端與銅盤接觸良好；
（3）將數(shù)字毫伏表與導熱系數(shù)測量儀連接并設(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，使熱電偶測量端與銅盤接觸良好；
（5）開始記錄數(shù)據(jù)并觀察數(shù)字毫伏表的數(shù)值變化；
（6）測量完成后，將儀器關(guān)閉并取下樣品盤和散熱盤上的熱電偶；
（7）用游標卡尺分別測出樣品盤和散熱盤的直徑和厚度各六次，并取平均值；
（8）用物理天平稱出散熱盤（銅盤）的質(zhì)量；
（9）根據(jù)測量結(jié)果計算導熱系數(shù)。
5. 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
通過實驗數(shù)據(jù)計算得出樣品的導熱系數(shù)并與理論值進行比較。分析數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，測得的導熱系數(shù)與理論值存在一定誤差。這可能是由于測量過程中存在誤差、樣品的質(zhì)量和厚度不完全均勻等原因造成的。
6. 結(jié)論
本實驗通過穩(wěn)態(tài)法成功地測出了不良導熱體的導熱系數(shù)，并將其與理論值進行了比較。實驗結(jié)果表明，實驗方法具有一定的可靠性。同時，實驗中也存在誤差和需要改進的地方。在今后的實驗中可以通過提高測量精度、改進樣品制備方法等途徑來進一步提高實驗結(jié)果的準確性。
7. 參考文獻
在實驗報告中列出相關(guān)的參考文獻。
