北京大学：《近代物理实验 Modern Physics Laboratory》课程教案（独立实验）_8-1 纯铜低温热导率的测量

8-1纯铜低温热导率的测量(教案) 实验的目的要求: 对低温恒温器的设计和低温下的热测量有初步的了解 2.学习液氮的使用。 3.建立金属中热输运的正确的物理图象。 教学内容: 1.了解低温恒温器的结构和整个实验测量装置。 2.测量室温下纯铜的热导率,并对剩余气体漏热的影响进行修正 3.测量液氮温度下(76-80K之间)纯铜的热导率 4.测量液氮以上温度(120-130K之间)纯铜的热导率。 实验过程中可能涉及的问题:(有的可用于检查预习的情况,有的可放在实验室 说明牌上作提示,有的可在实验过程中予以引导,有的可安排为报告中要 回答的问题,不同的学生可有不同的要求) 热偶真空规的工作原理。 2.低温恒温器中内筒的作用 3.室温下测纯铜的热导率,△T应选多大?为什么?加热功率应如何选取? 4.室温下,机械泵的极限真空只有1-2Pa,低于要求得0.1Pa,如何设计一个实验,对上 述气体漏热的影响进行修正? 5.如何对乱真电动势的影响进行修正? 6.测量液氮温度下(776-80K之间),ΔT应选多大?为什么?加热功率应如何选取 7.降温过程中,样品上的温度分布是如何的?它随时间是如何变化的?为什么?如何判 断实验系统的温度达到了热平衡? 8.为了加快样品的降温速度,样品室的真空度应如何选取? 9.由于室验时间有限,只够测量三个温度点的热导率,液氮温度以上的那点温度应如何 选择? 10.测量液氮以上温度(120-130K之间)的纯铜的热导率时,ΔT应选多大?为什么?加 热功率应如何选取? 1.升温过程中,样品上的温度分布是如何的?它随时间是如何变化的?为什么? 12.讲义上的公式(8-1-5)和(8-1-6)作了那些近似 13.实验中的液氮容器的塞子上开了一些凹槽,为什么? 14.已知铜的热导率在室温附近随温度的上升而下降,为什么铜的热导率在室温附近不随 15.实验中用的标准电阻要求其温度系数很小,请问用什么材料做的?(参考说明书)为 什么它的温度系数那么小? 难点 1.室温下,机械泵的极限真空只有1-2Pa,低于要求的0.1Pa,如何设计一个实验,对上 述气体漏热的影响进行修正? 2.已知铜的电导率在室温附近随温度的上升而下降,为什么铜的热导率在室温附近不随 温度而变? 可进一步探索的问题 1.如果待测材料是低热导率材料,如λ=10 mw/cmk,怎样才能测到准确的结果? 2.低温恒温器的设计细节

8-1 纯铜低温热导率的测量 （教案） 实验的目的要求： 1． 对低温恒温器的设计和低温下的热测量有初步的了解。 2． 学习液氮的使用。 3． 建立金属中热输运的正确的物理图象。 教学内容： 1． 了解低温恒温器的结构和整个实验测量装置。 2． 测量室温下纯铜的热导率，并对剩余气体漏热的影响进行修正。 3． 测量液氮温度下（77.6-80K 之间）纯铜的热导率。 4． 测量液氮以上温度（120-130K 之间）纯铜的热导率。 实验过程中可能涉及的问题：（有的可用于检查预习的情况，有的可放在实验室 说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要 回答的问题，不同的学生可有不同的要求） 1． 热偶真空规的工作原理。 2． 低温恒温器中内筒的作用。 3． 室温下测纯铜的热导率，ΔT 应选多大？为什么？加热功率应如何选取？ 4． 室温下，机械泵的极限真空只有 1-2Pa，低于要求得 0.1Pa，如何设计一个实验，对上 述气体漏热的影响进行修正？ 5． 如何对乱真电动势的影响进行修正？ 6． 测量液氮温度下（77.6-80K 之间），ΔT 应选多大？为什么？加热功率应如何选取？ 7． 降温过程中，样品上的温度分布是如何的？它随时间是如何变化的？为什么？如何判 断实验系统的温度达到了热平衡？ 8． 为了加快样品的降温速度，样品室的真空度应如何选取？ 9． 由于室验时间有限，只够测量三个温度点的热导率，液氮温度以上的那点温度应如何 选择？ 10． 测量液氮以上温度（120-130K 之间）的纯铜的热导率时，ΔT 应选多大？为什么？加 热功率应如何选取？ 11． 升温过程中，样品上的温度分布是如何的？它随时间是如何变化的？为什么？ 12． 讲义上的公式（8-1-5）和（8-1-6）作了那些近似？ 13． 实验中的液氮容器的塞子上开了一些凹槽，为什么？ 14． 已知铜的热导率在室温附近随温度的上升而下降，为什么铜的热导率在室温附近不随 温度而变？ 15． 实验中用的标准电阻要求其温度系数很小，请问用什么材料做的？（参考说明书）为 什么它的温度系数那么小？ 难点： 1． 室温下，机械泵的极限真空只有 1-2Pa，低于要求的 0.1Pa，如何设计一个实验，对上 述气体漏热的影响进行修正？ 2． 已知铜的电导率在室温附近随温度的上升而下降，为什么铜的热导率在室温附近不随 温度而变？ 可进一步探索的问题： 1． 如果待测材料是低热导率材料，如λ=10mw/cmk,，怎样才能测到准确的结果？ 2． 低温恒温器的设计细节