?Q?T???S (3) ?th的形式,那么△Q/△t。便为待测物的导热速率。只要知道了导热速率,由(3)式即可求出λ。
实验中,使上铜盘A和下铜盘P分别达到恒定温度T1、T2,并设T1> T2,即热量由上而下传递,通过下铜盘P向周围散热。因为T1和T2不变,所以,通过B的热量就等于P向周围散发的热量,即B的导热速率等于P的散热速率,因此,只要求出了P在温度T2时的散热速率,就求出了B的导热速率△Q/△t。
因为P的上表面和B的下表面接触,所以P的散热面积只有下表面面积和侧面积之和,设为S部。而实验中冷却却曲线P是全部裸露于空气中测出来的,即在P的下表面和侧面都散热的情况下记录出来的。设其全部表面积为S全,根据散热速率与散热面积成正比的关系得
??Q?????t?部S部?S全??Q?????t?全A (4)
B ?T??Q??S ??部????th??图一
式中:(△Q/△t)部为S部面积的散热速率;(△Q/△t)全 为S全面积的散热速率。而散热速率(△Q/△t)部就等于(3)式中的导热速率△Q/△t,这样(3)式便可写作:
?T??Q??S (5) ??部????th??设下铜盘直径为D,厚度为δ,那么有
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?D?S部??????D??2??D?S全?2?????D??2?22 (6)
由比热容的基本定义C=ΔQ/m·ΔT′,得ΔQ=cmΔT′,故
cm?T??Q? (7) ??全??t?t??将(6)、(7)两式代入(4)式,得
'D?4???Q?cmK (8) ??部?2D?4???t?将(8)式代入(5)式得
???cmKh?D?4??12?D?T1?T2??D?2??2 (9)
式中:m——下铜盘的质量; c——下铜盘的比热容。 五、实验步骤
1.用游标卡尺多测量下铜盘的直径D、厚度δ和待测物厚度L,然后取平均值。下铜盘的质量m由天平称出,其比热容C=3.805*10J/кg?℃
2.安置圆筒、圆盘时,须使放置热电偶的洞孔与杜瓦瓶(或低温实验仪)热电偶插入小孔时,要干抹上些导热硅胶,并插到洞孔底部,使热电偶测温端与铜盘接触良好,热电偶冷端插在滴有导热硅胶的细玻璃管内,再将玻璃管浸入冰水混合物中(或直接接低温实验仪提供的冷端的热电偶,并使温度控制在0℃
3.根据稳态法,必须得到稳定的温度分布,这就要等待较长的时间,为了提高效率,可先将电源电压打到高档,加热约20分钟后再打至低档。然后,每隔2分钟读一下温度示值,如在一段时间内(如10分钟)样品上、下表面温度T1、T2示值都不
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变,即可认为已达到稳定状态。记录稳态时T1、T2值后,移去样品,再加热,当下铜盘温度比T2高出10℃左右时,移去圆筒,让下铜盘自然冷却。每隔30秒读一次下铜盘的温度示值,最后选取邻近的T2测量数据来求出冷却速率。
4.本实验选用铜康热电偶测温度,温差100℃时,其温差电动势约4.0mV,故应配用量程0~10mV,并能读到0.01mV的数字电压表.由于热电偶冷端温度为0℃,对一定材料的热电偶而言,当温度变化范围不大时,其温差电动势(mV)与待测温度(0℃)的比值是一个常数。由此,在用式(9)计算时,可以直接以电动势值代表温度值。 六、实验注意事项
1.在做稳态法时,要使温度稳定约要1个小时左右,为缩短时间,可先将热板电源电压打在高档,几分钟后,T1=3.00mV即可将开关拨至低档待T1降至2.47mV左右时通过手动调节电热板电压高档、低档及断电档,使T1读数在±0.03mV范围内,同时每隔2分钟记下样品上下圆盘A和P的温度T1和T2的数值,待T2的数值在10分钟内不变即可认为已达到稳定状态,记下此时的T1和T2值。
2.圆筒发热体盘侧面和散热盘P侧面,都有供安插热电偶的小孔,安放发热盘时此二小孔都应与杜瓦瓶在同一侧,以免线路错乱,热电偶插入小孔时,要抹上些导热硅胶,并插到洞孔底部,保证接触良好,热电偶冷端插入浸于冰水中的细玻璃管内,玻璃管内也要灌入适当的导热硅胶。
3.样品圆盘B和散热盘P的几何尺寸,应用游标尺多次测量取平均值。散热盘的质量m约1㎏,用天平称量。
4.本实验选用铜—康铜热电偶,并T1设定为60℃。 5. 本实验要求使用手动温度控制。 七、仪器维护与保养
1.使用前将加热盘与散热盘面擦干净,将样品两端面擦净,以保证接触良好。 2.在实验过程中,如若移开电热板,请先关闭电源。注意不要烫伤手。 3.实验结束后,切断电源,保管好测量样品。不要使样品两端划伤,以至影响实验的精度。
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铜—康铜热电偶分度表
温度(℃) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.000 0.391 0.789 1.196 1.611 2.035 2.467 2.908 3.357 3.813 4.277 1 0.039 0.430 0.830 1.237 1.653 2.078 2.511 2.953 3.402 3.859 4.324 2 0.078 0.470 0.870 1.279 1.695 2.121 2.555 2.997 3.447 3.906 4.371 3 0.117 0.510 0.911 1.320 1.738 2.164 2.599 3.042 3.493 3.952 4.418 热电势(mV) 4 5 6 7 0.273 0.669 1.073 1.486 1.907 2.337 2.775 3.221 3.676 4.137 4.607 8 0.312 0.709 1.114 1.528 1.950 2.380 2.819 3.266 3.721 4.184 4.654 9 0.351 0.749 1.155 1.569 1.992 2.424 2.864 2.312 3.767 4.231 4.701 0.156 0.195. 0.234 0.549 0.951 1.361 1.780 2.207 2.643 0.589 0.992 1.403 1.882 2.250 2.687 0.629 1.032 1.444 1.865 2.294 2.731 3.087 30131 3.176 3.538 3.998 4.465
3.584 4.044 4.512 3.630 4.091 4.559
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第四章 建筑光学实验
实验一、侧窗采光房间的采光状况测量
一、实验目的:1.通过实验测试,认识房间采光的特点。
2.掌握房间采光的测量方法。
二、实验仪器:照度计、支架。 三、实验要求:
1.实验场所和布点要求:
如图,在窗、窗间墙中间,垂直于窗面布置二条测量线,离地高度与工作面相同,间隔1~2m布置一测点,测量者应穿深色衣服。
2.测量:
(1)天气条件要求:最好选阴天,如为晴天,应选朝北向的房间测定。时间最好在9:00~16:00,此阶段室外照度变化较小。 室外照度要求:应选择周围无遮挡的空地或在建
筑物屋顶进行测量。光接受器与周围建筑物或其它遮挡物的距离应大于遮挡物高度的6倍以上。读书时间应与室内照度读数时间一致。
(2)室内照度要求:光接受器放在与实际工作面等高,或距离地面0.8m高的支架水平面上。测量是应熄灭人工照明灯。测量者应避开光的入射方向,防止对光接受器的遮挡。威力提高精度,每一测点可反复测量2~3次,然后取平均。根据测得数据,整理成典型剖面采光系数曲线。
四、实验数据记录、处理和分析
自行设计记录表格。
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