热导系数的测量11.doc

PB07204003程心一 大物二级 第十七组 热导系数的测量 实验数据及初步处理 铜盘 铜盘A的质量为：1139.1g 1 2 3 平均值 标准差 直径(cm) 13.200 13.200 13.196 13.1987 0.0019 厚度(cm) 1.016 1.014 1.016 1.0153 0.0009 样品 1 2 3 平均值 标准差 直径(cm) 13.000 12.990 13.050 13.0133 0.0262 厚度(cm) 0.814 0.820 0.816 0.8167 0.0025 下面对测量值分别求其不确定度 ①对于A类不确定度： (P=0.68) ②对于B类不确定度： 由 可得： 由合成不确定度的公式： 得： (P=0.68) 通电时的实验数据 ①当ABC三个盘依次放在一起的时候，记录下稳定的 T1=3.39mV T2=2.42mV ②A盘自然冷却，每隔30s不间断的记录下T2值。取在2.93mv前后的各6个数据，记录如下： 高于T2(mV) 1 2 3 4 5 6 2.63 2.58 2.54 2.5 2.46 2.41 低于T2(mV) 1 2 3 4 5 6 2.37 2.34 2.31 2.28 2.23 2.2 0.26 0.24 0.23 0.22 0.23 0.21 用逐差法处理数据： 将上面十二个数据分成两组等间距 = 由上表，知 =0.2367 (mV) 代入公式 可求得导热系数为： 用线性回归法进行线性拟合 将数据输入Origin，并线性拟合有： 上述线性拟合的斜率的绝对值0.00129即为冷却速率dT/dt 代入公式 可求得导热系数为： 下面来求热导系数不确定度： 代入数据得： \ 综上，实验结果的完整表达式为： (P=0.68) (P=0.95)实验误差分析 对于热学实验，由于其不同于其它实验的特点，很容易出现不小的误差。就该实验，出现误差的主要因素如下： 实验的样品理论上为侧面近似绝热的平板。而这几乎是不可能的。由于实验样品就是一个普通的橡胶盘，不可能做到薄到可以忽略侧面的散热，所以，侧面损失的热量是产生误差的一个很主要但又不可避免的原因。 实验原理假设样品的上下表面有稳定的温度，而这也很难做到。热量的散发是很快的，很短的时间内温度就会有所变化，并且稳定的T1不易判断，因为它一直是在一定的范围内波动。这一点在我做的实验中尤为突出，因为我所用的仪器较老旧，当加温档在110V时，T1，T2会持续上升，使结果无法测量，老师提供了一个较好的方法，就是不断地调节加温档，将T1控制在一个确定的，较小的范围，然后记录T2的变化，当经过一段时间（10min左右），T2的变化也会很小，这样就可以大致说明已达传热稳态，如果控制得好，这样做达到稳态的时间会比常规的等待传热到稳态要快。 实验要求三个盘接触良好。而实际操作中，由于支撑A盘的三个小圆柱有两个不能调动，所以使得盘不是处于水平状态，并且盘与盘之间的接触也不是很紧密。于是，用A盘与C盘的温度来代表B盘的上下表面的温度就会有很大的误差。 在让A盘自然冷却的过程中，我们近似把其冷却速率看作匀速，而实际情况并非是这样的。由于受实验室的温度、空气流动速度等等各种因素的影响，其冷却是不均匀的。如此就会出现误差。 综上，由于热学实验的难以控制性，实验出现误差是很正常的。归根结底，其误差一般都是出在热量的散失和分布不均匀上。要想提高实验精度，就需要在实验仪器上有所改进，并且实验者的操作速度也要快。此外，实验环境也会影响实验的准确性，所以，要严格控制实验环境，使其的温度、湿度、空气流通情况很好地符合实验的要求。