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稳态时,铜板散热速率的表达式应修正为:
fQt
mCTt
R22RPhP2RP22RPhP
将上式代入热传导定律表达式,考虑到dsπR2,可以得到导热系数:


m
C

Tt

RP2hPhB2RP2hPT1T2


1RB2
式中的R为样品的半径、h为样品的高度、m为下铜板的质量、c为铜的比热容、Rp和hp分别是下铜板的半径和厚度。各项均为常量或直接易测量。
三.主要实验仪器TC-3B型导热系数测试仪,测试样品(硬铝、硅橡胶、胶木板、空气等)、游标卡尺等。
四.实验内容不良导体导热系数的测量(1)用游标卡尺测量样品、下铜盘的几何尺寸,5次测量取平均值。(2)设定一个加热温度。(3)先放置好待测样品及下铜盘(散热盘),调节下圆盘托架上的三个微调螺丝,使待测样品与上、下铜盘接触良好。(4)将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中,并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座。为了保证温度测量的准确性,采用同一个温度传感器测温,在需要测量发热盘A和散热盘P时手动调节测温对象。(5)记录稳态时T1、T2值后,移去样品,继续对下铜盘加热,当下铜盘温度比T2(对金属样品应为T3)高出5℃左右时,移去圆筒,让下铜盘所有表面均暴露于空气中,使下
铜盘自然冷却,每隔30秒读一次下铜盘的温度示值并记录。根据测量值求出T。t
金属导热系数的测量(1)将金属铝棒至于发热盘和散热盘之间。(2)当发热盘与散热盘达到稳定温度时,记录上下两面温度。此时散热盘温度为T3,重复之前步骤测量该温度下的散热速率。(3)此时热导系数为:


mC

Tt

hPT1T2


1RP2
空气的导热系数的测量调节三个螺栓,使发热盘也散热盘平行,它们之间的距离为h,用塞尺测量它们之间的
距离。此距离即为空气层的厚度。(注意:由于存在空气对流,所以此距离不宜过大。)
f五.实验数据及处理
(1)不良导体导热系数的测量
散热盘PM658g
1
2
Dcm
9840
9832
hcm
0982
0980
398400982
498340984
598340982
平均值98360982
样品
Dcmhcm
199640790
299720786
399680790
499740796
599860796
平均值99730791
1
2
3
4
5
T2℃
566
568
568
568
568
T1℃
712
712
712
712
712
T2568℃T1712℃
ts
30
60
T3℃618612
90606
120600
150594
180588
210582
240577
62562
61561
60560
59559
58558
575570
T
50
100
150
200
250
300
铜板比热容C009197Calg1OC1
由以上数据可得散热盘半径R14918cm待测样品半径为R24987cm
f稳态时:
T17120CT25680C再由r
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