研究温度对硅橡胶热导率的影响

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1、研究温度对硅橡胶热导率的影响实验者：同组实验者：摘要：采用稳态法测量固体热导率时，分别在杜瓦瓶内放置自来水和冰水混合物的情况下，分别测定同意硅胶的热导率。同时对实验结果进行分析，研究杜瓦瓶内放置一定的冰水混合物和杜瓦瓶内放置一定的自来水对硅橡胶热导率测定的影响。关键词：硅橡胶热导率测定冰水混合物常温下自来水引言：在对固体热导率进行测量的同时，不能保证杜瓦瓶内一直保持冰水混合物状态，即改变了热电偶的冷端温度，在不能预知结果的前提下,不能确定出现这种情况时，实验结果是否会不正确或是增加实验误差。所以木实验对在改变冷端温度的情况下分别

2、进行实验测定，观察分析测定结果发现杜瓦瓶中为冰水混合物时的结果更加精确。一、实验原理：根据稳态法，即先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分部，然后进行测量。根据傅里叶导热方程式可得：?Q=X??S?T1-T2?th由上式可得，单位时间内通过待测样品C任一圆截血的热流量?Q为:?t?QT・T二入?12?nRc2?thc?Q,考虑到物?t由于发热盘A和散热盘B都是良导体，两者的温度可代表金属导体上那个下两个面的温度。当热传导达到稳定状态时，通过样品盘C上表面的热流量与由散热铜盘B向周围环境散热的速率相等，因此,可通

3、过铜盘B在稳定温度时的散热速率來求出热流量体的冷却速度与它的表面积成正比，故表达式（1）应修正为?T?Q=mbc.?t?t入=mBc?T=T2（nRB+2nRBhB）?2（2nRB+2nRBhB）2此时，热导率的计算公式为：?T?tT=T2?h（RB+2hB）?c2（2RB+2hB）（Tl-T2）nRc式中：mB——散热铜盘B的质量（kg）c——铜的比热容（J/kg2K）?T?tT=T3——散热盘在Tb3温度下的散热速率（mv/s）RB——散热盘B的半径（mm）hB——散热盘B的厚度（mm）RC硅胶C的半径（mm）h硅胶厚度（m

4、m）硅胶上端温度（mv）硅胶下端温度（mv）稳态时硅胶的温度（mv）二、实验步骤（1）接通电源，将加热器开关打到高热档，用实验器材测量待测硅胶C以及散热盘B的直径、质量和厚度。（2）在杜瓦瓶中放入常温下的口来水，将热电偶与测量仪连接好。（3）测量稳态时的Tl,T2o打开电扇，将加温的上限温度设置为100°C,当II的温度约为4mv时，降低加热电压。当达到稳态时，每隔3分钟记录T1和T2的值。（4）移开圆A盘，取下金属导体C和树脂圆盘，使A盘的底面与B盘直接接触，当B盘的温度上升到高于B盘在稳态下温度T2若干度（0.2mv左右）后

5、，关掉加热器开关KA（电扇仍处于工作状态），移去A盘，让B盘口然冷却，记录T2共约6~8次，每隔30秒一次。（在杜瓦瓶屮放冰水混合物时步骤同上）（5）根据实验数据，按照相应的公式计算出金属导体的热导率。三、实验数据记录1.基本数据铜的比热容c=385.06J/（kg2K）⑴散热盘B室温t二22.0±0.5°C,直径2RB=129.90±0.02mm,半径RB=64.95±0.01mm,厚度hB=7.70±0.02mm,0.10g⑵硅胶盘C直径2RC=129.90土0.02mm,mm,厚度hC=7.70±0.02mmo2.实验数据

6、记录：（杜瓦瓶内放置常温自来水时）质量mB二896.00±半径RC=64.95±0.01四、实验数据处理冰水混合物：l=3.07+3.07+3.06+3.06+3.06+3.06=3.06(mv)51.59+1.59+1.59+1.59+1.58=1.59(mv)52=?T?Q二mbc.?t?t?T?tT=T2T21.79-1.47==0.0023(mv/s)180T=(nRB+2nRBhB)?2(2nRB+2nRBhB)(1)2?QT-T=X??S?12(2)?th将(1)代入(2)得：X=mBc?h(RB+2hB)?c2(2

7、RB+2hB)(T1-T2)hRc(6.50+2?0.77)0.77=896?385.06?0.0023??(2?6.50+2?0.77)(3.06-1.59)3.14?6.502?T?tT=T2?=0.173(w/mK)E=X-X00.173-0.165?100%=?100%=4.8%X00.165常温下自来水：1=2.83+2.82+2.81+2.81+2.81=2.82(mv)51.23+1.22+1.21+1.21+1.21+1.202==1.21(mv)5?T1.43-l.ll==0.001&mv/s)?tT=T218

8、0X=mBc?h(RB+2hB)?c2(2RB+2hB)(T1-T2)rRc6.50+2?0.770.77=896?385.06?0.0018??(2?6.50+2?0.77)(2.82-1.21)3.14?6.502?T?tT二T2?=0.154(w/mK)E