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穩態平板法測量良導體實驗方法

發布時間:2022-08-07 00:22:52

㈠ 不良導體導熱系數的測定

本實驗的目的是了解熱傳導現象的物理過程,學慣用穩態平板法測量不良導體的導熱系數並用作圖法求冷卻速率。

1、開始實驗後,從實驗儀器欄將橡膠盤、電子秒錶和游標卡尺拖至實驗台上。

㈡ 穩態法測量導熱系數是否適用測量熱的良導體為什麼

穩態導熱法測量熱的良導體可以,但是由於良導體散熱快,所以測量結果誤差大,成為一個無用的實效結果。

如果用穩態法測量導熱系數測量熱的良導體,對實驗樣品的要求是:

1、實驗樣品必須是不良導體。(散熱不會太快)

2、穩態法是利用熱源在待測樣品內形成一穩定的溫度分布,然後進行測量。

3、動態法中待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的,例如呈周期性的變化等。



(2)穩態平板法測量良導體實驗方法擴展閱讀

測量導熱系數的實驗方法一般分為穩態法和動態法兩類。

在穩態法中,先利用熱源對樣品加熱,樣品內部的溫差使熱量從高溫向低溫處傳導,樣品內部各點的溫度將隨加熱快慢和傳熱快慢的影響而變動;當適當控制實驗條件和實驗參數使加熱和傳熱的過程達到平衡狀態,則待測樣品內部可能形成穩定的溫度分布,根據這一溫度分布就可以計算出導熱系數。

而在動態法中,最終在樣品內部所形成的溫度分布是隨時間變化的,如呈周期性的變化,變化的周期和幅度亦受實驗條件和加熱快慢的影響,與導熱系數的大小有關。

㈢ 應用穩態法如何是否可以測量導體的導熱系數,如果可以對實驗樣品有什麼要求實驗方法與測不良導體有什麼

穩態法誤差主要是在物體直接的熱流量無法計算,而且熱量在空氣中有損失,使物體兩表面的溫度測量不準確。
熱研科技劉老師測試穩態法導熱系數實驗條件:
1.實驗樣品必須是不良導體。(散熱不會太快)
2.穩態法是利用熱源在待測樣品內形成一穩定的溫度分布;然後進行測量。
動態法中待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的,例如呈周期性的變化等。

㈣ 應用穩態法如何是否可以測量良導體的導熱系數

穩態法實驗中,將待測樣品樣品製成平板狀,其上端面與一個穩定的均勻發熱體充分接觸,下端面與一均勻散熱體相接觸。由於平板樣品的側面積比平板平面小很多,可以認為熱量只沿著上下方向垂直傳遞,橫向由側面散去的熱量可以忽略不計,即可以認為,樣品內只有在垂直樣品平面的方向上有溫度梯度。測出溫度穩定後上下兩個面的溫度,然後再測出散熱體散熱速率,就可以求出材料的導熱系數。

㈤ 什麼是穩態平板法

導熱系數是表徵材料導熱能力的物理量。對於不同的材料,導熱系數是各不相同的,對同一材料,導熱系數還會隨著溫度、壓力、濕度、物質的結構和重度等因素而變異。各種材料的導熱系數都用實驗方法來測定,如果要分別考慮不同因素的影響,就需要針對各種因素加以試驗,往往不能只在一種實驗設備上進行。穩態平板法是一種應用一維穩態導熱過程的基本原理來測定材料導熱系數的方法,可以用來進行導熱系數的測定實驗,測定材料的導熱系數及其和溫度的關系。 實驗設備是根據在一維穩態情況下通過平板的導熱量Q和平板兩面的溫差Δt成正比,和平板的厚度δ成反比,以及和導熱系數λ成正比的關系來設計的。

㈥ .用穩態平板法測不良導體導熱系數 ,如果樣品盤B分別為金屬和橡膠(即良導體和不良導體)測量其導熱系

為什麼搜不到,不會是我大黑科技出的題吧😂

㈦ 大學物理實驗:用穩態平板法測不良導體的導熱系數的實驗中,實驗原理使用了哪些近似條件

一,待測材料的側面近似絕熱。
二,待測材料上下表面的溫度保持恆定。
三,其他外界無關因素基本保持恆定。
基本也就這么多啦!

㈧ 穩態法和動態法測量不良導體熱導率的基本原理及方法有何不同

穩態法和動態法測量不良導體熱導率的基本原理及方法

穩態法熱導率測量原理是在被測試樣所關心的熱導率方向上形成一個穩定的溫度差,然後測量這兩個溫度點之間的距離、溫度差和熱流密度,最終計算出這此平均溫度(兩個溫度值取平均)下的等效熱導率。

動態熱導率測量原理是在被測試樣整體達到溫度均勻和恆定後,在試樣載入一個微小的溫度擾動,通過檢測此溫度擾動波形,可以直接計算出被測試樣在此恆定溫度下的熱導率。

不同點如下

原理的不同點:穩態法時試樣內有穩定的一維熱流場,所以穩態法測量的熱導率具有明顯的方向性,熱導率方向與熱流方向相同。而動態法則是則沒有方向性,測量的是整個試樣整體的平均熱導率,所以動態法適合測量均質材料。

方法的不同點:穩態法測試設備比較龐大,不太適合小尺寸試樣測試。動態法則相反,測試模型對邊界條件沒有太多的要求,只要試樣尺寸足夠大,試樣測試前的溫度恆定就可以,所以動態法熱導率測試設備一般都相對比較簡單。

(8)穩態平板法測量良導體實驗方法擴展閱讀

穩態導熱的基本公式為:Q = A * k * dT/dx

其中Q為試樣導熱速率(W);A為試樣正面面積(m2); k為要測定的導熱系數(W/m.K);dT為沿著試樣厚度方向兩個熱電偶之間的溫差(C);dx為沿著偶讀方向兩個熱電偶之間的距離(m)。dT/dx稱為溫度梯度。

待測試樣的導熱系數為:k = (Q / A) / (dT/dx) (2)

穩態法通常要求試樣質地均勻、乾燥(含濕會影響測定精度)、平直、表面光滑。如果採用電加熱,Q就是指電加熱裝置的瓦數(W)。但是,用於散熱補償的另一個小加熱功率不應算在Q內,因為這一部分熱流並未穿過試樣正面傳導到另一側。

㈨ 穩態法測固體導熱系數在什麼情況下

穩態
法測

體的
導熱
系數

熱傳導是熱量傳遞的三種基本形式之一,
是指物體各部分之間不發生相對宏觀位移情
況下由於溫差引起的熱量的傳遞過程,其微觀機制是熱量的傳遞依靠原子、分子圍繞平衡
位置的振動以及自由電子的遷移。在金屬中自由電子起支配作用,在絕緣體和大部分半導
體中則以晶格振動起主導作用。

法國科學家傅里葉(
J.B.J.Fourier 1786
——
1830
)根據實驗得到熱傳導基本關系,
1822
年在其著作
《熱的解析理論》
中詳細的提出了熱傳導基本定律,
指出導熱熱流密度
(單
位時間通過單位面積的熱量)和溫度梯度成正比關系。數學表達式為:

T
grad
q




此即傅里葉熱傳導定律,
其中
q
為熱流密度矢量
(表示沿溫度降低方向單位時間通過
單位面積的熱量)


是導熱系數又稱熱導率,是表徵物體傳導熱能力的物理量,


在數
值上等於每單位長度溫度降低
1
個單位時,單位時間內通過單位面積的熱量,其單位是
1
1
K
m
W






一般說來,
金屬的導熱系數比非金屬的要大;
固體的導熱系數比液體的
要大;氣體的導熱系數最小。因此,某種物體的導熱系數不僅與構成物體的物質種類密切
相關,而且還與它的微觀結構、溫度、壓力、濕度及雜質含量相聯系。在科學實驗和工程
設計中,需要了解所用物體的一些熱物理性質,導熱系數就是重要指標之一,常常需要用
實驗的方法來精確測定。

測量導熱系數的方法很多,
沒有哪一種測量方法適用於所有的情形,
對於特定的應用
場合,也並非所有方法都能適用。要得到准確的測量值,必須基於物體的導熱系數范圍和
樣品特徵,選擇正確的測量方法。測量方法可以分為穩態法和非穩態法兩大類。穩態法是
在加熱和散熱達到平衡狀態、樣品內部形成穩定溫度分布的條件下進行測量的方法。非穩
態法則是在測量過程中樣品內部的溫度分布隨時間是變化的,測出這種變化,得到熱擴散
率再利用物體已知的密度和比熱,求得導熱系數。本實驗採用穩態平板法測量物體的導熱
系數,該法設計思路清晰、簡捷,具有典型性和實用性。


實驗目的


1
.了解熱傳導現象的物理過程。

2
.了解物體散熱速率和傳熱速率的關系。

3
.學會用鉑電阻型感測器測定溫度。

4
.學習一種測量材料導熱系數的實驗方法。


實驗原理


穩態平板法測量物體的導熱系數原理示意圖如圖
1
,發熱盤
A
將熱量傳到待測物體樣
品盤
B
,再傳到散熱盤
C
,由於
A

C
盤是用熱的良導體做的,與待測樣品盤
B
緊密接觸,

1
其溫度可以代表
B
盤上、下表面的溫度
2
1
T

,
T


2
1
T
T


,在樣品盤
B
內,若熱傳導方
向垂直於上、下表面,兩表面彼此間相距為
B
h
、面積均為
S
,當熱傳導達到穩定狀態時,

1
T

2
T
的值不變,
根據傅立葉熱傳導定律,則在
t

時間內通過
B
盤的熱量
Q

滿足下
述表達式:

B
B
h
T
T
S
t
Q
)
(
2
1







穩態

( 1 )
式中
t
Q


為熱流量,

即為該物質的導熱系數(又稱作熱導
率)


若樣品盤
B
做成圓盤,其半徑為
B
R
,由式(
1
)可以知

道,單位時間內通過待測樣品
B
任一圓截面的熱流量為:

2
2
1
)
(
B
B
B
R
h
T
T
t
Q









穩態

( 2 )
當熱傳導達到穩定狀態時,
此時通過
B
盤上表面的熱流量與由散熱盤
C
向周圍環境散
熱的速率相等,即

散熱
穩態
C
t
Q
t
Q

















B


3


因此可通過
C
盤在穩定溫度
2
T

時的散熱速率來求出熱流量
t
Q




實驗中,
在讀得穩態時

1
T

2
T
後,
即可將
B
盤移去,
而使發熱盤
A
的底面與散熱盤
C
直接接觸。
當盤
C
的溫
度上升到高於穩態時的
2
T
值若干攝氏度後,再將發熱盤
A
移開,讓散熱盤
C
自然冷卻。
觀察它的溫度
T
隨時間
t
變化情況,然後由此求出
C
盤在
2
T
的冷卻速率
2
T
T
t
T



,
散熱盤
C
的散熱速率與其冷卻速率的關系為

2
T
T
C
t
T
mc
t
Q


















散熱


4



(4)

m
是散熱盤的質量,
c
是散熱盤的比熱。

但要注意,
這樣求出的
t
T



C
盤的全部表面暴露於空氣中的冷卻速率,
其散熱表面
積為
C
C
C
h
R
R






2
2
2
(其中
C
C
h
R

分別為
C
盤的半徑與厚度)
。然而,在觀察
測試樣品的穩態傳熱時,
C
盤的上表面(面積為
2
C
R

)是被樣品覆蓋著的,根據物體的冷

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