测量气体导热系数.pptVIP

物 理 实 验 教 学 示 范 中 心 气体导热系数的测定 实验目的： 1、掌握用热线法测定气体导热系数的基本原理和正确方法。 2、掌握低真空系统的基本操作。 3、学习应用“线性回归”和“外推法”进行实验数据处理。 实验仪器： 热线恒温调节器，测量室真空计，干燥塔， 针阀，三通I，三通II 实验原理： “热线法”测量气体导热系数 “热线法”是在阳平中插入一根热线。测试时，在热线上施加一个恒定的加热功率，使其温度上升。测量热线本身或平行于热线的一定距离上的温度随时间上升的关系。由于被测材料的导热性能决定这一关系，由此可得到材料的导热系数。 本实验将待测气体充入沿轴线方向装有一根钨丝的圆柱形容器内，该容器称为测量室；并给钨丝提供一定的电流使其温度为T1，设容器内壁的温度近似为室温T2。由于T1T2，容器中的待测气体必然形成一个沿径向分布的温度梯度，本实验用热线恒温自动控制系统来维持恒定的径向分布温度场。这样，每秒钟由于气体热传导所耗散的热量就等于维持钨丝的温度恒为T1时所消耗的电功率。不同气体的导热性能不同，维持钨丝温度恒为T1所消耗的电功率也不同，因而可以通过测量钨丝消耗的电功率来求得待测气体的导热系数。 假设钨丝的半径为R1，测量室的内半径为R2，钨丝的温度为T1，长度为L，室温为T2。距热源钨丝R处取一薄层圆筒状气体层设其厚度为dR，长为L内外圆柱面的温度差为dT，没秒钟通过该柱面传输的热量为Q，根据傅立叶定律有 Q=-KdT/ dR*S=-KdT/ dR*2∏RL 得K=Q/2∏RL*ln(R2/R1)/T1-T2其中K就是要求的气体导热系数。上式中L，R1，R2为仪器常数测量室内壁温度T2可近似的看作室温。钨丝的温度恒定为T1，则没秒钟通过气体圆柱面传输的热量Q就等于钨丝所耗散的电功率，而电功率为：Q=W=U*I，其中U、I分别为加在钨丝上的电压和电流。根据材料电阻率与温度的关系，便可通过测量钨丝的而求出它的温度T1。 实验数据记录及处理： 1、拟定数据记录表，记录每次测量的电压（V），电流（A）和压强 （Pa ）值。 2、数据处理： 思考题： 1、开启或停止真空泵之前应该注意什么问题？ 2、使用电子式真空计应注意哪些问题？ 3、为什么要先测量低气压下气体的传热数据，再用外推法去求常压下的 气体的导热系数？ 4、为何要测量真空条件下钨丝耗散的电功率？ 5、为何要避免系统一边进气一边抽气？ 物 理 实 验 教 学 示 范 中 心