样品中的一组进行处理得表2
大理石 第一组 原始数据 数据拟合 散热修正 第二组 原始数据 数据拟合 散热修正 t0(s) 0.66 0 0.66 t0(s) 0.33 0 T0(℃) -0.2374 -0.24148 -0.2374 T0(℃) -0.2579 -0.24148 tm(s) 22.24 26.42 24.66 tm(s) 16.14 14.28 Tm(℃) -0.1139 -0.11333 -0.1084 Tm(℃) -0.1433 -0.11424 (T0+ Tm)/2(对应t1/2) t1/2(t1/2- t0)(℃) (s) -0.17565 -0.177405 -0.1729 ‘‘‘2.96 3.51 3.07 ‘(T0+ Tm)/2(对应t1/2) t1/2(t1/2- t0)(℃) (s) -0.2006 -0.177694 3.07 3.51 0.66 -0.2374 26.03 -0.1084 -0.1729 3.18 酚醛胶布板 (T0+ Tm)/2(对应t1/2) t1/2(t1/2- t0)(℃) (s) ‘‘ t0(s) T0(℃) tm(s) Tm(℃) 原始数据 数据拟合 散热修正 0.11 -0.4998 21.15 -0.3476 -0.425 6.32 0 -0.49664 27.03 -0.34692 -0.428 6.87 0.11 -0.4998 27.85 -0.3292 -0.42 7.31 表2实验数据 (3)由t1/2 及λ、ρ、c、L计算λ
本实验取大理石的厚度为0.294cm,取酚醛胶布板的厚度为0.301cm带入公式(★)计算得到表3,以便比较
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大理石 第一组 t1/2(s) 第二组 平均值 第一组 λ(w/m·k) 第二组 平均值 原始数据 2.96 3.07 3.015 2.006×10-3 1.934×10-3 1.969×10-3 酚醛胶布板 t1/2(s) λ(w/m·k) 原始数据 6.32 6.615×10-4 数据拟合 6.87 6.085×10-4 散热修正 7.31 5.719×10-4 数据拟合 3.51 3.51 3.51 1.691×10-3 1.691×10-3 1.691×10-3 散热修正 3.07 3.18 3.125 1.934×10-3 1.867×10-3 1.900×10-3 表3不良导体热导率
散热修正
原始数据
数据拟合
图4 酚醛胶布板原始数据、数据拟合、散热修正比较
2、数据分析
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(1)由表2知大理石的两组实验的原始数据中的数据比较接近,每组中的原始数据和散热修正结果得到的t1/2比较接近而与数据拟合结果相差较多,两组数据均表现为原始数据最小, 数据拟合结果最大,两者的差值较大,并且两组数据的拟合结果相同。酚醛胶布板原始数据、数据拟合及散热修正间所得t1/2呈递增关系
(2)由表3知原始数据得到的热导率值较大,散热修正次之,拟合之后的最小。酚醛胶布板原始数据、数据拟合及散热修正间所得热导率均有一定偏差,且呈递减关系,但应在精确度范围内。
(3)大理石和酚醛胶布板的散热修正与原始数据的差异关系应与仪器有关,由于本实验使用了两台仪器,故显示的关系不太一致;大理石和酚醛胶布板热导率差一个量级
7 实验误差分析
1、仪器本身的精密度; 2、外部环境的干扰; 3、实验组次少
4、计算中的传递误差;由于本次试验组次少,故没有进行不确定度的计算,且大理石的厚度并不是一个确值
5、测温温度传感器热噪声的影响 6、实验过程中的热量损失
7、所选曲线并不能很好的体现材料的热扩散率,因为曲线尾部并不呈抛线状而是呈一定的平滑状,虽然所选的两组数据是所有组次中效果最好的,但对最值的读取还是有一定的影响
8、实验过程中不能很好的把握样品和氙灯电源的距离对实验结果的影响,所以得到的曲线干扰较多
8 参考文献
[1]大学物理综合设计实验,中国海洋大学物理实验教学中心
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