準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測(cè)量比熱和導(dǎo)熱系數(shù)-展示頁(yè)
2025-06-28 13:24本頁(yè)面
【正文】 式（6），只要測(cè)量進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后加熱面和中心面間的溫度差，并由實(shí)驗(yàn)條件確定相關(guān)參量和，則可以得到待測(cè)材料的導(dǎo)熱系數(shù)。定量分析表明，當(dāng)以后，上述級(jí)數(shù)求和項(xiàng)可以忽略，這時(shí)(１)式可簡(jiǎn)寫成： (２)這時(shí)，在試件中心（）處有： （３）在試件加熱面處（）有： （４）由式（３）和（４）可見(jiàn)，當(dāng)加熱時(shí)間滿足條件時(shí)，在試件中心面和加熱面處溫度和加熱時(shí)間成線性關(guān)系，溫升速率都為，此值是一個(gè)和材料導(dǎo)熱性能和實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的常數(shù)，此時(shí)加熱面和中心面間的溫度差為： （５）由式（５）可以看出，此時(shí)加熱面和中心面間的溫度差和加熱時(shí)間沒(méi)有直接關(guān)系，保持恒定。以試樣中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，上述模型的數(shù)學(xué)描述可表達(dá)如下： 式中，為材料的導(dǎo)熱系數(shù)，為材料的密度，c為材料的比熱?！緦?shí)驗(yàn)儀器】1. ZKYBRDR型準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法比熱、導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀；RRxqcqcqcqc圖1理想的無(wú)限大不良導(dǎo)體平板2. 實(shí)驗(yàn)樣品包括橡膠和有機(jī)玻璃各一套，(每套四塊），加熱板兩塊，熱電偶兩只，導(dǎo)線若干，保溫杯一個(gè)。交通方面，由于道路結(jié)構(gòu)處于不斷變化的溫度環(huán)境中，了解瀝青或?yàn)r青混合料的熱力學(xué)特性參數(shù)，能夠使人們精確的模擬道路結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)，了解不同狀況下道路材料對(duì)于各種交通工具的影響。了解混凝土制品的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)有助于人們了解材料的保溫特性，開發(fā)更好保溫或隔熱材料。開)，它表征了物體導(dǎo)熱能力的大小。導(dǎo)熱系數(shù)定義為單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)由單位面積傳遞的熱量，單位為W/(m比熱定義為單位質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高或降低1度時(shí)所吸收或放出的熱量，叫做這種物質(zhì)的比熱，單位為J/(kg以往對(duì)于比熱和導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量大都使用穩(wěn)態(tài)法，但是該方法要求溫度和熱流量均要穩(wěn)定，因而要求實(shí)驗(yàn)條件較為嚴(yán)格，從而導(dǎo)致了該方法測(cè)量的重復(fù)性，穩(wěn)定性及一致性差，誤差大。.. . . ..準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測(cè)量比熱和導(dǎo)熱系數(shù)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法測(cè)量物質(zhì)的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)的原理；2. 學(xué)習(xí)熱電偶測(cè)量溫度的原理和使用方法?！緦?shí)驗(yàn)背景】本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容屬于熱物理學(xué)的內(nèi)容，熱傳遞的三種基本方式包括熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流和熱輻射，而衡量物質(zhì)熱傳導(dǎo)特性的重要參數(shù)是物質(zhì)的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)。該實(shí)驗(yàn)采用一種新的測(cè)量方法，即準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只要求被加熱物質(zhì)的溫差恒定和溫升速率恒定，而不必通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的加熱達(dá)到穩(wěn)態(tài)，就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得到該物質(zhì)的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)。K)，它表征了物質(zhì)吸熱或者放熱的本領(lǐng)。K)，即瓦/(米了解物質(zhì)的熱力學(xué)特性有很多應(yīng)用，如了解土壤或巖石的熱力學(xué)特性有助于人們了解該地區(qū)的大氣環(huán)境特征。了解玻璃建筑材料的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)，有助于人們研究和開發(fā)更加保溫以及安全的玻璃制品。了解橡膠的熱力學(xué)特性參數(shù)，有助于人們開發(fā)出更加安全的交通道路和輪胎材料?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測(cè)量原理考慮如圖1所示的一維無(wú)限大導(dǎo)熱模型：一無(wú)限大不良導(dǎo)體平板厚度為2R，初始溫度為t0，現(xiàn)在平板兩側(cè)同時(shí)施加均勻的指向中心面的熱流密度qc，則平板各處的溫度t(x,τ)將隨加熱時(shí)間τ而變化。上述方程的解為（參見(jiàn)附錄）： (1)考察的解析式(１)可以看到，隨加熱時(shí)間的增加，樣品各處的溫度將發(fā)生變化，而且我們注意到式中的級(jí)數(shù)求和項(xiàng)由于指數(shù)衰減的原因，會(huì)隨加熱時(shí)間的增加而逐漸變小，因而該項(xiàng)對(duì)于(1)式的結(jié)果影響較小。系統(tǒng)各處的溫度和時(shí)間呈線性關(guān)系，溫升速率也相同，我們稱此種狀態(tài)為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。另外在進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后，由比熱的
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