高级实验室中的计算物理：金属棒上的热扩散实验与模拟

我们 presented 一种用于将计算方法集成到高级实验室中的简单热扩散实验。对于无限棒中delta函数热输入的瞬态热传导，已存在解析解，但对于短棒或长时间热输入没有解析解。我们的装置是一根连接有加热器和温度计的铜棒。利用简单的数值模拟和有限中心差分方法，可以对金属棒的瞬态热传导进行温度建模。我们使用一根长 22 厘米的铜棒，两端通过铝块固定于热 sink，我们发现实验结果与无限棒解析模型之间的差异很大，但与我们的数值模拟之间的吻合非常好。这项实验展示了数值模拟的强大功能，同时也展示了所选模型的局限性，这可以作为进一步探索的动机。