熱傳導結報.pdf - 實驗報告 熱傳導實驗 鍾宇宸B08502180 同組組員 林林廷謙 指導助教 曾芝寅...

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實驗報告熱傳導實驗鍾宇宸B08502180同組組員ޗ林廷謙指導助教曾芝寅實驗ཇ日期2020.9.25摘要本實驗ཬ目標是觀察熱傳導(thermal conduction)的現象,並使ཤ用ũ兩種作圖ཅ方式,ȩ利ཤ用迴歸分析,Ǐ量測玻璃圓片的熱導率(thermal conductivity),以及學習操作熱電偶(thermocouple)溫度計。玻璃圓片熱導率公認值為k=0.76,ཅ方法ༀ一分別Ǐ量測出k=0.6480.6410.548誤差分別為15%16%28%;ཅ方法༆二k=0.767,有0.94%的誤差。/1 9
ༀ一、簡介熱傳導是ༀ一種熱能傳遞的ྃ自然現象,普遍存在於相互接觸的物體之間,是振動的原༦子、分༦子交互作ཤ用下的動能傳遞。A.熱傳導之І理論模型熱傳導的模型假設ༀ一條質地均勻的棒ˀ狀材料,其截ྯ面積為a,厚度為L,如圖2.1。˥若將該棒材置於絕熱環境中,僅ũ兩端和熱庫AB進ྏࡌ行熱接觸,其溫度分別固定於TaTb(Ta > Tb)則當傳導率達到穩定ˀ狀態時,由AB透過該材料所傳導的熱Ǐ量Q在單位時間內為dQ/dt = -ka(Tb-Ta)/L並定義k為材料的熱導率。B.實驗裝置之設計ȩ利ཤ用上述І理論架構實驗裝置如圖2.2,上ཅ方置ྼ高溫熱庫,下ཅ方置熱容器,中間夾著待測物,其熱導率為k、截ྯ面積a、厚度L本實驗採ཤ用沸པ水裝置以維持ྼ高溫熱庫的溫度恆定。如此實驗的變因得以簡化,待測物所傳導的熱Ǐ量Q變僅和熱容器所吸收的Q’相關,設熱容器的的質Ǐ量為m、比熱為c、溫度為T’,則單位時間內熱容器所吸收的熱Ǐ量dQ’/dtdQ’/dt = mc(dT’/dt)˥若待測物的質地均勻且熱傳導已達穩定ˀ狀態,此時待測物上任ༀ一處的熱傳導速率皆相同,並也等同熱容器的熱吸收速率,即dQ’/dtdQ/dt,由前式得/2 9
mc(dT’/dt) = -ka(T’-Ta)/L近ༀ一步推導得ln(Ta-T) = ln(Ta-To) - (ka/mcL)tC.實驗裝置之校正:ũ兩層材料的熱傳導˥若熱傳導物質包含ũ兩層不同材料,有相同的截ྯ面積,且質地均勻,則有L/k=L1/k1+L2/k2如圖2.3。其中分別為ũ兩種不同傳導材料之厚度與熱導率L(=L1=L2)k為將ũ兩層視為ༀ一體的總厚度與等效熱導率。實驗ཅ方法:法ༀ一:ȩ利ཤ用已知黃銅底版性質(L2k2),每取得ༀ一組待測物的實驗數據L/kL,即可得

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