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基于DISLab温度传感器的导热系数测定

2014-09-19易志俊刘文秀丁益民

大学物理实验 2014年4期
关键词:测量实验

易志俊,陈 伟,李 娜,刘文秀 ,贺 飞,于 海,宗 徽,丁益民*

(1.湖北大学,湖北武汉 430062;2.武汉市第四中学,湖北 武汉 430034)

导热系数是描述材料传递热性能的一个重要参数。在房屋设计、锅炉等工程技术中都要涉及到这个参数。材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。这些方法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,实验室中传统的方法是采用热电偶来测定温度[1-4],由于是手工的操作,产生的误差较大。为了解决这个问题,文章中引入DISLab温度传感器[5-6],用来测定加热金属盘和散热金属盘的温度,这样不仅能实时、自动地记录温度,还能通过计算机对实验数据直接进行拟合,从而方便、精确地测出不良导体的导热系数。

1 基本原理

当温度不同的两个物体接触,或物体内部各处温度不均匀时,就会发生热传递现象,物体的热传递满足傅里叶导热方程。根据傅里叶导热方程,在物体内部,取两个垂直于热传递方向,彼此间相距为L,温度分别为T1,T2的平行平面(设T1>T2),若平面面积均为S,在△t时间内通过面积S的热量△Q满足下述表达式[1]:

式中,稳态法测导热系数:当散热面散热速率等于吸热面吸热速率时,T1、T2会达到稳定;

单纯散热时候比有热源时散热多一个面,所以需对散热面积S做修正,最终有

式中:p为散热盘,B为导热盘,R为半径,h为厚度。

2 实验装置与步骤

实验装置见图1。

图1 实验装置

(1)测量导热盘、散热盘的半径和厚度,测量散热盘的质量;

(2)准备好TC-3型导……

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