导热系数的误差来源于哪些方面?

如题所述

误差分析:

(1)不良导体的厚度:

因为太厚热量传递并达到平衡需要的时间就会更长;太薄厚度测量的相对偏差占比就会偏大,从而造成的测量误差更大。例如:假设测量误差为0.1mm;则对于1mm厚度的样品,其测量误差占比为10%,而对于厚度为1厘米的样品,则测量误差占比只有0.1%。

(2)漏热损失:

由于边界漏热的存在和非一维导热,真正到达样品另一面的热量肯定到不了,而在计算的时候又是将这个热量全部带入分子求得结果,所以通常测量结果会容易偏大,导热系数越大的材料,这种偏差就会越大,此外还有其他误差来源,如温度测量误差,厚度测量误差,面积测量误差等。

理论上,从物质微观结构出发,以量子力学和统计力学为基础,通过研究物质的导热机理,建立导热的物理模型,经过复杂的数学分析和计算可以获得导热系数。

但由于理论的适用性受到限制,而且随着新材料的快速增多,人们迄今仍尚未找到足够精确且适用于范围广泛的理论方程,因此对于导热系数实验测试方法和技术的探索,仍是物质导热系数数据的主要来源。

扩展资料

导热系数的影响因素:

不同物质导热系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。同一物质的含水率低、温度较低时,导热系数较小。一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。

这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。现在工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。

随着温度的升高或含湿量的增大,所测5种典型建筑材料的导热系数都呈增大的趋势。下面从微观机理上对此加以分析。

对多孔材料而言,当其受潮后,液态水会替代微孔中原有的空气;而在常温常压下,液态水的导热系数(约为0.59W/(m·K))远大于空气的导热系数(约为0.026W/(m·K)),因此,含湿材料的导热系数会大于干燥材料的导热系数,且含湿量越高,导热系数也越大。

若在低温下水分凝结成冰,由于冰的导热系数高达2.2W/(m·K)),因此材料整体的导热系数也将增大。

与受潮带来的影响不同,温度升高会引起分子热运动的加快,促进固体骨架的导热及孔隙内流体的对流传热。此外,孔壁之间的辐射换热也会因为温度的升高而加强。

若材料含湿,则温度梯度还可能造成重要影响:温度梯度将形成蒸汽压梯度,使水蒸气从高温侧向低温侧迁移;在特定条件下,水蒸气可能在低温侧发生冷凝,形成的液态水又将在毛细压力的驱动下从低温侧向高温侧迁移。

如此循环往复,类似于热管的强化换热作用,使材料表现出来的导热系数明显增大。

参考资料来源:百度百科-导热系数

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第1个回答  2023-10-25
导热系数的误差可能来源于以下几个方面:

1.测量时间:由于环境温度的不稳定,以及冰水混合物是否稳定在零度,这可能导致导热系数测量出现误差。
2.测量仪器:测量仪器的不准确性也会导致导热系数测定的误差。例如温度计的精度、热流计的灵敏度等。
3.温度均匀性:在进行导热系数测定时,样品可能存在温度不均匀的情况,这会导致误差。
4.圆柱体样品的侧向辐射散热:这可能会带来系统误差。5.
加热盘、样品、散热盘的接触情况:如果它们的接触不够紧密,上下表面不够光滑,接触热阻过大,或者上下表面对得不齐,都可能导致误差。
6.操作因素:手动操作时可能存在一定的主观误差,例如读取温度计时的读数误差、设备摆放不准确等。
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