温度与热导率的测量

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摘要:第一部分：动态法测定良导体的热导率【实验目的】1.通过实验学会一种测量热导率的方法。2.解动态法的特点和优越性。3.认识热波，加强对波动理论的理解。【实验仪器与用具】仪器主机由用绝热材料紧裹侧表面的圆棒状样品（本实验取铜和铝两种样品）、热电偶列阵（传感器）、实现边界条件的脉动热源及冷却装置组成，见示意图1。样品中热量将只沿轴向传播，在任意一个垂直于棒轴的截面上各点的温度是相同的，于是，只要测量轴线上各点温度分布，就可确定整个棒体上的温度分布。温度的测量采用热电偶列阵．将热电偶偶端均匀插在棒内轴线处，两个相邻偶间距离均为2cm，为保持棒尾的温度T0恒定，以防止整个棒温起伏，用冷却水冷却。本实验仪器结构框图见图2，该仪器包括样品单元，控制单元和记录单元三大部分。本仪器由两种工作方式：手动和程控。他们都含样品单元和控制单元，不同的只是记录单元。前者用高精度x-y记录仪，后者用微机实现对整个系统的控制、数据的采集、记录和绘图。【实验原理】为使问题简化，令热量沿一维传播，故将样品制成棒状，周边隔热．取一小段样品如图3．根据热传导定律，单位时间内流过某垂直于传播方向上面积A的热量，即热流为dT其中k为待测材料的热导率，A为截面积，文中dx是温度对坐标x的梯度。将式（1）两边对坐标取微分有根据能量守恒定律，任一时刻棒元的热平衡方程为其中C，ρ分别为材料的比热容与密度，由此可得热流方程k其中D=Cρ，称为热扩散系数。式（4）的解将把各点的温度随时间的变化表示出来，具体形式取决于边界条件，若令热端的温度按简谐变化，即另一端用冷水冷却，保持恒定低温T0，则式（5）的解也

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