实验题目：不良导体导热系数的测量
实验目的：了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良
导体的导热系数并利用作图法求冷却速率。
实验原理：1、导热系数
导热系数是反映材料热性能的重要物理量。目前对导
热系数的测量均建立在傅立叶热传导定律的基础上。本实验采用稳态平板法。
根据热传导理论，当物体内部存在温度梯度时，热量
从高温向低温传导：
dQdT????dxdtdt
其中λ就是导热系数。 2、不良导体导热系数的测量
样品为一平板，当上下表面温度稳定在T1、T2，以hB表示样品高度，SB表样品底面积：
T?TdQ??12?SBdthB
由于温差稳定，那么可以用A在T2附近的dT/dt（冷却速率）求出dQ/dt。
根据散热速率与散热面积成正比，则
dQ?RA(RA?2hA)dQPRA?2hAdQP????dt2?RA(RA?hA)dtRA?hAdt
又根据
dQPdT?mc?dtdt
有
??mchB(RA?2hA)dT?22?RB(T1?T2)(RA?hA)dt
从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。 实验内容：1、用游标卡尺测量A、B两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）；
2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至250V左右进行加
热至一定温度（对应T1电压值大约在3.20-3.40mV）；
3、将电压调至125V左右，寻找稳定的温度（电压），使
得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV，记录稳定的两个电压值；
4、直接加热A板，使得其温度相对于T2上升10度左右； 5、每隔30s记录一个温度（电压）值，取相对T2最近的
上下各6个数据正式记录下来；
6、整理仪器；数据处理。
实验数据： 几何尺寸测量： 序号 1 直径（mm） 2 3 1 厚度（mm） 2 3 A板 B板 132.16 131.92 132.16 131.90 132.18 131.92 10.30 8.10 10.28 8.12 10.28 8.12 A、B板的几何尺寸测量结果
A质量m=1108.6g，比热容c=0.3709kJ/kgK。
稳定温度（实际是电压值）： T1：2.97mV T2：2.09mV A盘自由散热过程中： 序号 T（用电压，mV） 序号 T（用电压，mV） 自由散热温度（最接近T2的12个）
数据处理：
将导热系数的公式变形为
??2mchB(DA?4hA)dV?2?DB(V1?V2)(DA?2hA)dt1 2.27 2 2.24 3 2.21 4 2.18 5 2.15 6 2.12 7 2.07 8 2.04 9 2.01 10 1.99 11 1.96 12 1.93
A盘直径的平均值
DA?DA1?DA2?DA3132.16?132.16?132.18?mm?132.17mm
33B盘直径的平均值
DB?DB1?DB2?DB3129.42?129.44?129.52?mm?129.46mm33
A盘厚度的平均值
hA?hA1?hA2?hA37.02?6.90?6.92?mm?6.95mm33
B盘厚度的平均值
hB?hB1?hB2?hB38.02?7.92?8.00?mm?7.98mm33
利用ORIGIN作图得到dV/dt：
3.02.9 B Linear Fit of Data1_B2.8V/mV2.72.62.52.4-50050100150200250300350t/s图一：A盘散热过程线
形拟合图
Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X
Parameter Value Error
------------------------------------------------------------ A 2.97128 0.00413 B -0.00156 2.12215E-5
------------------------------------------------------------
R SD N P
------------------------------------------------------------ -0.99907 0.00761 12 <0.0001
------------------------------------------------------------ 从中得到dV/dt=1.56×10-3mV/s 于是计算有：
??dV2?DB(V1?V2)(DA?2hA)dt?2mchB(DA?4hA)2?0.806?0.389?103?7.98?10?3?(0.12989?4?6.95?10?3)?1.56?10?3?W/(m?K)2?33.14?0.12946?(3.09?2.73)?(0.12989?2?6.95?10)?0.45W/(m?K)
测量列DA的标准差为
?(DA)??(DiA?DAi)2n?1(129.89?130.04)2?(129.89?129.72)2?(129.89?129.90)2?mm?0.16mm3?1
取P=0.68，查表得t因子tP=1.32，那么测量列DA的不确定度的A类评定为