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固体导热系数的测量

同时看升温速率与两面温差，理解准稳态导热。

铜—康铜热电偶记录加热面与中心面的热电势。中心面的斜率连接比热容，两面之差连接导热系数，双线索共同检验准稳态近似。

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图 1　固体导热系数的测量：测量与计算主线

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从记录到物理量

13–28 min 的 16 组中心面、加热面微伏读数，跨度 15 min；加热电压 18.02 V，电阻采用讲义近似值 110 Ω。

核心计算关系为：

$$ q_c=\frac{U^2}{2Fr},\qquad \lambda=\frac{q_cR}{2\Delta T},\qquad c=\frac{q_c}{\rho Rv}. $$

热电常数为 40 μV/K。中心面斜率换算为温升速率 v，两面热电势差换算为温差；厚度、面积和电阻共同进入热流模型。

其中 $F$ 为修正后的传热面积，$r$ 为加热电阻，$R$ 为试样厚度，$v$ 为中心面的升温速率。

表 1　关键计算结果

末端温差对应导热系数约 0.233 W/(m·K)，给定参数下比热容约 2007 J/(kg·K)。两面差从 165 增至 184 μV，约增长 11.52%；温差漂移是解释准稳态估计时的重要条件。

沿着图像理解结果

图 2　十六组实际中心面热电势及其时间回归和残差

图 3　同组加热面与中心面读数之差，展示准稳态近似中的漂移

完整记录、计算过程与结果讨论见实验报告。图中拟合与模型的物理含义可在 Notebook 中逐步计算。

在 Notebook 中复算

在 Jupyter 或 Wolfram 中从头执行，即可复算图表与结果。HTML 保存相同数据的计算输出，适合直接阅读。

在本机打开

环境安装见使用指南。在仓库根目录启动：

.\.venv\Scripts\python.exe -m jupyterlab experiments/course-02/thermal-conductivity/notebooks/analysis.ipynb

Wolfram 安装独立包后，通过包入口打开 Notebook。将仓库路径改为本机路径：

PacletInstall["D:/general-physics-lab/notebook/paclets/ThermalConductivityLab/dist/ThermalConductivityLab-0.1.0.paclet"];
Needs["ThermalConductivityLab`"];
ThermalConductivityLab`OpenNotebook[]

数据与计算实现

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