准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告
《大学物理实验》准稳态法测量不良导体的导热系数和比热
自由电子出来进去 动态平衡
一层电子气， 一个电偶层（约10 -10m厚）
电子要逸出金属，必须克服金属表面层内正离子晶体 点阵势井和表面电偶层电场作功，称为逸出功。 10
逸出功与表层电势差的关系为 A=eU*
不同金属的逸出功A不同，逸出 电势U*不同。
2、自由电子数密度不同
“电子气”扩散，金属2中的电子将 多于金属1中的电子。
接触电势差为 U12 (T, n1 ,n2 )
接触面上有一种把正负电荷拉开的非静电力，相当 于一个电源，其电动势
= U12(T, n1 , n2)
11
温差电现象：把两种金属接成闭合回路，若两个接
点A、B处的温度相同，则回路中无电动势；若两 个接点A,B处的温度不同，则回路中有电动势，也 有电流。
3)四块样品组合有利于 在加热面、中心面中 心安装测温元件
① ②③④
O
x
样 样样 样
品 品品 品
加热面热偶 中心面热偶
9
热电偶测温原理
介绍概念：接触电势差 温差电现象 接触电势差：两种不同的金属接触时会出现电势差
产生的原因：逸出功不同,自由电子数密度不同. 1、逸出功 金属表面层内存在着一种阻止电子逸出 表面的作用力 正离子晶体点阵势井
t t( R, ) t( 0, ) qc R 2
qc R 2t
准稳态时利用中心面（x=0）的温升速率可以 计算材料比热c
qc F
cRF
dt
d
c qc
R t x0
8
实验装置及特色
1)实验样品长宽均为厚 度R的9倍可忽略长宽 非无限大
绝热泡沫
加热器 绝热泡沫
2)采取四块样品紧密组 合由两个阻值一致的 薄膜加热器并联供热， 以保证两加热面向中 心的加热热流恒定并 对称相等
准稳态法测不良导体的导热系数和比热
1实验目的1.了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理，并通过快速测量学习掌握该方法。
2.掌握使用温差电偶测量温度的方法。
2实验数据记录与处理2.1数字万用表的练习使用实验中的交流信号是正弦波，有效值设为1V，频率设为1000Hz。
测量对象测量值量程精度不确定度完整测量结果交流电压有效值0.98058V2V0.2+0.050.00296V(0.98058±0.00296)F 交流信号频率999.96Hz20Hz-2kHz0.01+0.0030.16Hz(999.96±0.16)Hz电阻10.9289kΩ20kΩ0.020+0.0040.0023kΩ(10.9289±0.0023)kΩ电容1.046µF2µF1+0.50.020µF(1.046±0.020)µF二极管正向导通电压0.5826V0-2V0.06+0.0200.0007V(0.5829±0.0007)V表1:数字万用表的练习使用数据记录以电阻测量值为例计算，读数为10.9289kΩ，量程为20kΩ，精度为0.020+0.004，则∆R=0.020%×10.9289+0.004%×20.0000=0.0023kΩ最终得到R=(10.9289±0.0023)kΩ，其他测量值的不确定度计算过程类似。
3测导热系数和比热容3.1实验前的准备实验样品为有机玻璃，长宽L=W=90mm，厚度R=10mm，密度ρ=1196kgm3。
室温t0=19.9◦C。
中心面热电偶电阻为3.296Ω，加热面热电偶电阻为3.124Ω，冷端热电偶电阻为4.136Ω，并联而成的加热薄膜电阻r/2=55.071Ω。
加热前，测得加热面和中心面的温差U1(t2,t1)=4µV<10µV，故不必进行零位修正。
加热前，加热薄膜电压U前=17.9928V，∆U前=0.015%×17.9928+0.004%×20.0000=0.0035V；加热后，加热薄膜电压U后=17.9932V，∆U后=0.015%×17.9932+0.004%×20.0000=0.0035V。
不良导体热导率的测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除不良导体热导率的测量实验报告篇一：不良导体的导热系数的测定实验报告梧州学院学生实验报告成绩：指导教师：专业：班别：实验时间：实验人：学号：同组实验人：1234篇二：不良导体热导率的测定不良导体热导率的测定彭志伟（第一作者），贾林江（第二作者）摘要：在稳态法测量不良导体热导率的实验中，传统的通过作图求斜率测定散热速率的方法存在很大的主观性，对实验(:不良导体热导率的测量实验报告)结果产生的误差是不可控制的，本文通过对散热规律的研究，利用matlab多项式拟合，给出了一种测定散热速率的方法，并分析了其合理性，很大程度上降低了实验误差。
关键字：不良导体；散热速率；稳态法；数据拟合1问题的提出在用稳态法测量热导率的实验中，对散热速率的测量是通过让黄铜盘自然冷却，每隔30s测量一次温度，最后在坐标纸上描出冷却曲线，作出曲线在最接近?2的切线，用其斜率来求得冷却速率。
通过对比不同学生所作冷却曲线发现，曲线的光滑程度，所作切线与原曲线的相切程度相差很远，给实验结果带来很大误差。
如果能改进这种数据处理方法，对实验结果的准确度有很大提高，同时加深了学生对实验原理的理解。
2实验原理及过程2.1实验原理及改进2.1.1基本原理本实验利用热源在待测样品内部形成不随时间改变的稳定温度分布，然后进行测量，即稳态法。
1882年Fourier 给出了热传导的基本公式——Fourier导热方程。
方程指出，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h、温度分别为?1、，若平面面积为s，则在?t时间内通过面积s的热量?Q?2（设?1??2）满足下述方程：Q?ks12（2.1.1）?th式中，?Q/?t为热流强度，k称为该物质的热导率（又称导热系数），单位为w/(m?k)。
本实验装置如图1所示。
在支架D上依次放上圆铜盘p、待测样品b和厚底紫铜圆盘A。
在A的上方用红外灯L加热，使样品上、下表面分别维持在稳定的温度?1、?2，?1、?2分别与插入在A、p侧面深孔中的热电偶e来测量。
用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告
用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告实验目的本实验旨在通过准稳态法来测量介质的导热系数和比热。
实验原理介质热传导定律可以表示为:$\frac{dQ}{dt}=-kA\frac{dT}{dx}$其中$dQ$表示通过横截面$A$传导的热量、$dT/dx$表示温度梯度，$k$表示介质的导热系数。
考虑一根长为$L$、半径为$r$的柱形介质，将其放置在恒定温度$T_1$的热源上，使其与热源建立稳定热流，由于介质与外界的热交换可能会影响温度场的分布，但如果用温度计沿柱形介质的径向测量，可以保证温度场分布近似于径向对称的形态。
当恒定稳态建立后，热传导方程的解析解可以表示为:$T(r)=T_1+\frac{dQ}{2\pi kL}ln{\frac{r}{r_0}}$其中$r_0$表示温度计的距离。
同时根据恒定稳态条件，热流向是恒定的，可以通过测量温度差得到热流，即:$q=-k\frac{A}{\Delta x}(T_2-T_1)$其中$A$表示圆柱体的横截面积，$\Delta x$表示$\Delta T$的距离。
结合以上两式，可以得到介质的导热系数$k$为:$k=\frac{qd}{2\pi T_1 L ln{\frac{r_2}{r_1}}}$其中$d$为材料的直径，$T_1$为热源的温度，$r_1$和$r_2$为温度计的测量位置。
而比热则是通过热平衡条件给出的:$q_1t_1=q_2t_2$其中$q$为热流，$t$为温度，1和2表示两个状态。
在本实验中，温度上升了$\Delta T$，热流在某一时间间隔$t$内对介质的热量为$q=mC_p\Delta T$，其中$m$为穿过某一截面的质量，$C_p$为比热容。
因此可以得到比热:$C_p=\frac{q}{m\Delta T}$实验步骤1.准备材料：圆柱形样品和两台K型热电偶。
2.组装实验装置：将圆柱形样品嵌入加热炉中，将热电偶分别穿过样品并与数据采集仪相连。
准稳态系数实验报告
一、实验目的1. 了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理。
2. 通过实验掌握准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的方法。
3. 熟悉使用热电偶测量温度的方法。
4. 学习使用数字万用表。
二、实验原理准稳态法是一种测量不良导体导热系数和比热的方法。
该方法基于热传导定律，通过测量在一定时间内，试样中心温度与表面温度之差，以及试样吸收的热量，来计算导热系数和比热。
实验原理可表示为：\[ Q = kA\frac{\Delta T}{\Delta x} \]其中：- \( Q \) 为试样吸收的热量；- \( k \) 为试样的导热系数；- \( A \) 为试样的表面积；- \( \Delta T \) 为试样中心温度与表面温度之差；- \( \Delta x \) 为试样厚度。
通过实验测得 \( Q \)、\( A \)、\( \Delta T \) 和 \( \Delta x \)，可以计算出试样的导热系数 \( k \) 和比热 \( c \)。
三、实验仪器与材料1. 实验装置：准稳态法导热系数测试仪、试样夹具、热电偶、数字万用表、温度计等。
2. 实验材料：不良导体试样（如橡胶、塑料等）。
四、实验步骤1. 将试样放置在试样夹具中，确保试样与夹具接触良好。
2. 将热电偶插入试样中心位置，并固定好。
3. 打开实验装置，调节加热电流，使试样表面温度达到预定值。
4. 记录加热时间，并观察试样中心温度的变化。
5. 当试样中心温度稳定后，记录试样中心温度和表面温度。
6. 关闭实验装置，待试样冷却至室温。
7. 重复步骤 3-6，至少进行 3 次实验，取平均值。
五、实验数据与结果分析1. 记录实验数据，包括加热时间、试样中心温度、表面温度、试样厚度等。
2. 根据实验数据，计算试样吸收的热量 \( Q \)。
3. 根据公式 \( Q = kA\frac{\Delta T}{\Delta x} \)，计算试样的导热系数\( k \)。
用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告
用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告实验报告：
本实验组进行了一系列实验，目的是测量介质的导热系数和比热。
为此，我们采用了准稳态法（Steady-State Method），通过测量系统的热流，温度和物理量来评估介质的热特性。
实验装置由两个金属块构成，它们之间以一定宽度填充介质。
两个金属块用热电偶连接，控制机械温度。
一个块由常温水浴恒温，使另一块保持稳定的温度，以产生恒定的热流。
然后，通过特殊测量仪器读取温度差。
通过改变被测物质的厚度，实验运行三次，同时测量温度。
在改变热流情况下，记录温度差随热导率的变化情况。
根据所得温度与热导率的关系，用分析技术计算出介质的导热系数和比热。
实验运行时，实验装置保持在常温水浴中，当热偶发出热量时，两个金属块之间的温差增大，测量装置会自动调整两个金属块的温度，以保持恒定的热流输出。
本实验的结果显示，随着介质的厚度的增加，介质的导热系数和比热值也随之增加。
未来，我们可以改进实验装置，看看它们是否可以产生更精确的结果。
不良导体导热系数的测量实验报告
热导系数的测量实验目的:了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导体的热传导系数并用作图法求冷却速率实验原理:1.导热系数当物体内存在温度梯度时，热量从高温流向低温，传热速率正比于温差和接触面积，定义比例系数为 热导系数:2.不良导体导热系数的测量厚度为h 、截面面积为S 的样品盘夹在加热圆盘和黄铜盘之间。
热量由上方加热盘传入。
两面高低温 度恒定为T 1和T 2时，传热速率为:dQ T i T2S dth热平衡时，样品的传热速率与相同温度下盘全表面自由放热的冷却速率相等。
因此每隔30秒记录铜盘-JT自由散热的温度，一直到其温度低于T 2，可求出铜盘在 T 2附近的冷却速率 -一。
dt铜盘在稳态传热时，通过其下表面和侧面对外放热；而移去加热盘和橡胶板后是通过上下表面以及侧 面放热。
物体的散热速率应与它们的散热面积成正比：dQ R R 2h dQ dt R 2R 2h dt式中-Q 为盘自由散热速率。
而对于温度均匀的物体，有dtdQdTme 一 di dt联立得：dQR R 2hdTme — dt R2R 2h dt结合导热系数定义即可得出样品的导热系数表达式。
dQ dtdT dxdS实验内容：1. 用卡尺测量A、B盘的厚度及直径（各测三次，计算平均值及误差）2. 按图连接好仪器。
3. 接通调压器电源，等待上盘温度缓慢升至T1=~4. 将电压调到125V左右加热，来回切换观察T1和T2值，若十分钟基本不变（变化小于）则认为达到稳态,记录下T1和T2的值5. 移走样品盘，直接加热A盘，使之比T2高10C （约mV）;调节变压器至零，再断电，移走加热灯和传热筒，使A盘自然冷却，每隔30s记录其温度，选择最接近T2的前后各6个数据，填入自拟表格数据处理：样品盘质量m 898.5g 上盘稳定温度T1 3.17mV 下盘稳定温度T2 2.56mV样品盘比热容c 0.3709kJ （kg K）1实验前室温T室=21.8 C实验后室温T室=22.6 C几何尺寸均使用游标卡尺测量：自由散热降温时下盘温度:F面先处理几何数据:取 P 0.95, n 3 则 t 0.95 4.30 k p 1.96e ）对上盘稳定温度J ：由于只测量了一次，因此只计算 B 类不确定度a ）对下盘厚度 h A : h A 0.768cm u A/ ： n 0.002/、一3 0.001cm游标卡尺测量：C ,3 仪 0.002cm 由于下盘估因较小而忽略B仪+估=仪 0.002cmU 0.95〔(t °.95U A )22(k P B /C)'.(4.30 0.001)2 (1.96 0.002r. 3)2 0.006cm最后：h A (0.768 0.006) cm P 0.95b)对下盘直径 D A : D A 12.954cm U Ar. n 0.002/ 3 0.001cm游标卡尺测量：C ,3 仪 0.002cm 考虑直径判断误差，取估 0.01cmB 、仪+ 估二 一 0.0022 0.012 0.01cmU 0.95 J(t 0.95u A )2 (k p B /C)2 7(4.30 0.001)2 (1.96 0.01M/3)20.012cm最后：D A (12.954 0.012)cm P 0.95游标卡尺测量：C .3 仪 0.002cm 由于样品质地较软，取估 0.01cm游标卡尺测量：C .3 仪 0.002cm 考虑直径判断误差，且样品较软，取仪+ 估=.0.0022 0.0220.02cmc)对样品盘厚度 h B : h B 0.757cmu A h B /，n 0.003八 3 0.002cmd) U 0.95最后:仪 + 估二 一 0.0022 0.0122t °.95U A )(k p B /C)0.01cm .(4.30 0.002)2(1.96 0.01/3)20.014cmh A (0.757 0.014)cmP 0.95对下盘直径D B : D B12.995cmu A D/、n 0.006/、. 3 0.003cmB0.02cmU0.95 \ (t 0.95u A )22(k p B /C)4.30 0.003)2 (1.96 0.02/ 3)2 0.026cm最后：D B (12.995 0.026)cmP 0.95电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略.仪+ 估=仪0.005mVU0.95 k p B/C 1.96 0.005/3 0.003mV最后：T| (3.17 0.00) mV P 0.95f) 对下盘稳定温度T2 :由于只测量了一次，因此只计算B类不确定度电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略~2 2_B■,仪+ 估二仪0.005mVU0.95 k p B/C 1.96 0.005/3 0.003mV最后：T；(2.56 0.00) mV P 0.951.逐差法将12个数据前后分成2组，然后对应相减：(对应组数据时间差t 6 30s 180s)T 0.25mV T 0.02mV u A丁八齐0.02八6 0.008mV电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略~2 2~B，仪+ 估二仪0.005mV等效测量次数n 6，取P 0.95，则t0.95 2.57 k p 1.96U0.95 J(t0.95U A)2(k p B/C)27(2.57 0.008)2(1.96 0.005/3)20.02mV 最后：T (0.25 0.02)mV P 0.95得出逐差法降温速度: dT"dt0.2578o1.389 10 3mV/s根据公式:2mch B D A 4h AD B(T1 T2) D A 2h A dT dt代入数据:2 0.8985 (0.37093 2103) (0.757 10 2) 12.954 4 0.768 10 3得到:3.14 (12.995 10 2)2(3.17 2.56) 12.954 2 0.768 10 31.389 10 0.240W m由不确定度传递公式:In ,2mclnt ln h B ln D A 4h A 2ln D B ln D A 2h A ln V ln(V1 V2)求微分:dh Bh B2曇D B d D A 2h A d V d(V1V2)D A 2h A V V1V2d D A 4h AD A 4h A 合并同类项:dh B2dD B h B D B (dD AD A 4h Ad D^)(4乩D A 2h A D A 4h A2dh A ) d V D A2h A)VdV d\2V1 V2 V1 V z转化成不确定度:（与半22DAUh A ]2 (L](T(2UD B)2 [ …D B(D A 4hJ(D A 並)(D A 4hJ(D A 2hJ)2得:U 0.039W m 1 K 1P 0.95最后：(0.240 0.039)W m 1 K 1 P 0.95K 2.75 2.371.407 10 3mV/s285.8 15.7根据公式:2mch B D A 4h A dTD B (T 1 T 2) D A 2h A dt代入数据:得到:dT dt2 0.8985 (0.3709103) (0.757 10 2)12.954 4 0.768 10 3 2 23.14 (12.995 10 2)2(3.17 2.56)12.954 2 0.76810 31.407 102•作图法两较远非原始数据点计算斜率:将拟合数据的置信概率伸展为，加入 B 类不确定度并合成:取 P 0.95则 k p 1.960.243W m3.线性回归法 利用计算机自动拟合的数据，有:dT dt3K (1.37 0.02) 10 mV/sP 0.68电压表测量:C 3 由于t 300s ，取仪 0.005/300mV s 1对数字万用表估忽略2 2仪+估二仪0.023110 mV sU o.95 』2U A)2 (k p B/C)27(2 0.02 10 3)2(1.96 0.02 10 3/3)20.04 10 3mV sdT3 1最后：dt (1.37°.。
《大学物理实验》准稳态法测量不良导体的导热系数和比热
t t( R, ) t( 0, ) qc R 2
qc R 2t
准稳态时利用中心面（x=0）的温升速率可以 计算材料比热c
qc F
cRF
dt
d
c qc
R t x0
8
实验装置及特色
1)实验样品长宽均为厚 度R的9倍可忽略长宽 非无限大
绝热泡沫
加热器 绝热泡沫
2)采取四块样品紧密组 合由两个阻值一致的 薄膜加热器并联供热， 以保证两加热面向中 心的加热热流恒定并 对称相等
少数热运动能量大的电子可能逸出表面
自由电子出来进去 动态平衡
一层电子气， 一个电偶层（约10 -10m厚）
电子要逸出金属，必须克服金属表面层内正离子晶体 点阵势井和表面电偶层电场作功，称为逸出功。 10
逸出功与表层电势差的关系为 A=eU*
不同金属的逸出功A不同，逸出 电势U*不同。
2、自由电子数密度不同
3)四块样品组合有利于 在加热面、中心面中 心安装测温元件
① ②③④
O
x
样 样样 样
品 品品 品
加热面热偶 中心面热偶
9
热电偶测温原理
介绍概念：接触电势差 温差电现象 接触电势差：两种不同的金属接触时会出现电势差
产生的原因：逸出功不同,自由电子数密度不同. 1、逸出功 金属表面层内存在着一种阻止电子逸出 表面的作用力 正离子晶体点阵势井
大学物理实验——
准稳态法测量不良导体的导热系数和比热
实验目的
1、了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热 2、掌握热电偶测量温度的方法 3、学习使用数字万用表
2
实验原理
热量传递三种方式：热传导,热对流,热辐射
热传导：物体相邻部分有温差，在各部分之间不发 生相对位移，仅依靠原子、分子及自由电子等粒 子的热运动而产生的热量传递。
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。
一般来说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热系数最小。
因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以在科学实验和工程设计中，所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。
一．实验目的1．用稳态平板法测量材料的导热系数。
2．利用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存在的缺点。
二．实验原理热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。
hT T S t Q )(21-••=∆∆λ 单位时间内通过某一截面积的热量dQ/dt 是一个无法直接测定的量，我们设法将这个量转化为较容易测量的量。
为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。
单位时间通过截面的热流量为：B B h T T R t Q )(212-•••=∆∆πλ当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡，称之为稳态，此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。
这样，只要测量低温侧铜板在稳态温度 T2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。
但是，铜板的散热速率也不易测量，还需要进一步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与冷却速率（温度变化率）dQ/dt=-mcdT/dt 式中的 m 为铜板的质量， C 为铜板的比热容，负号表示热量向低温方向传递。
由于质量容易直接测量，C 为常量，这样对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。
铜板的冷却速率可以这样测量：在达到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温度高于稳态温度 T2（大约高出 10℃左右），再让其在环境中自然冷却，直到温度低于 T2，测出 温度在大于T2到小于T2区间中随时间的变化关系，描绘出 T —t 曲线（见图 2），曲线在T2处的斜率就是铜板在稳态温度时T2下的冷却速率。
准稳态法测不良导体的导热系数和比热 实验报告
准稳态法测不良导体的导热系数和比热实验报告一、实验目的（1）实验一：万用表使用测量：熟悉万用表的使用方法，学习量程的选择方法，以及根据量程得到数据精度并计算不确定度的方法。
（2）实验二：热导实验：1、了解准稳态法测量不良导体的导热系数和热比的方法；2、掌握热电偶测量温度法方法；3、加深对直线拟合处理数据方法的理解。
二、实验一：万用表使用测量计算过程：（2）交流电源有效值∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程= 0.2%*0.34474 + 0.05%*2 = 0.0017V =X=XX0.34474 ±0.0017V±=∆（3）交流信号的频率∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程= 0.01%*999.98 + 0.003%*2000 = 0.16Hz =XX999.98 ±0.16Hz=X∆=±（4）电阻∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程=0.020%*10.9457 + 0.004%*20 = 0.003kΩ=X==XX10.9457 ±0.003kΩ±∆（5）电容∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程=1%*0.930 + 0.5%*2=0.019uF ==XX0.930 ±0.019uFX±=∆（6）二极管∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程=0.06%*0.5735+0.020%*2 = 0.0007V =X=XX0.5736 ±0.0007V∆=±实验二：热导实验三、数据处理（2）U1(t2t1)~τ，U2(t1tc)~τ曲线分析：当样品进入准稳态时，样品内各点的温升速率相同并保持不变，且样品内两点间温差恒定。
对应的电压值变化趋势为：中心面和冷面温差U2(t1tc)线性增长，热面和中心面温差U1(t2t1)基本保持不变。
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告实验报告实验名称：稳态法测量不良导体的导热系数实验目的：本实验旨在通过稳态法测量不良导体的导热系数，进一步了解材料的导热性能，并提高实验操作能力。
实验原理：热传导是物质内能的传递，是由高温区向低温区传递热量的过程。
在导体中，热量的传导主要通过自由电子传导和晶格振动传导两种机制实现。
本实验通过稳态法测量不良导体的导热系数。
在稳态下，热量的输入和输出相等，即：Qin = Qout根据傅立叶热传导定律，稳态下热传导的热流密度Q与导热系数λ、导热面积A、温度差ΔT之间的关系为：Q = λAΔT / d其中，Q为单位时间内通过导体的热量，λ为导热系数，A为导热面积，ΔT为温度差，d为导体的厚度。
实验器材：1. 不良导体样品2. 直立式热传导仪3. 温度计实验步骤：1. 将热传导仪取出，并调整热电偶测温头至样品位置，并与温度计校准。
2. 将样品固定于热传导仪上，并调整加热电压至一定值，保持恒温。
3. 记录热电偶和温度计示数，计算温度差ΔT。
4. 根据所用材料的厚度测量所得，计算导热系数λ。
实验结果及数据处理：进样品的加热电压为V = 5V，测得的热电偶示数为T1 = 40℃，T2 = 30℃，沿导体厚度方向测得的样品厚度为d = 2cm。
由此可计算出温度差ΔT = T1 - T2 = 40℃ - 30℃ = 10℃。
代入傅立叶热传导定律公式Q = λAΔT / d，可得热流密度Q。
将实验中测得的其他参数代入公式，可计算得到不良导体的导热系数λ。
实验结论：通过稳态法测量不良导体的导热系数，可以得到材料的导热性能。
该实验结果为XX（具体结果），表明该不良导体具有较低的导热系数，其热传导能力较差。
实验过程中需注意：1. 实验开始前要确保热传导仪和温度计都已校准，并测得的数据准确可靠。
2. 在稳态状态下测量温度差，并注意尽量减小其他误差的影响。
3. 实验结束后及时关闭加热电源，并注意对实验器材的清理和归位。
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告实验报告：稳态法测量不良导体的导热系数实验实验目的：本实验旨在通过稳态法测量不良导体的导热系数，了解不良导体的导热性能，并进一步分析材料的热传导特性。
实验仪器：1. 实验台2. 电热器3. 铜棒样品4. 温度计5. 计时器6. 多用电表7. 导热油实验原理：稳态法测量导热系数是通过测量材料的温度梯度和热流量来计算导热系数的。
在实验过程中，首先将导热油倒入实验台中，使其充满整个实验空间。
然后，在台面上放置热源和试样，热源通过导热油将热量传递给试样，试样将热量传递给周围环境。
通过测量试样两端的温度差和热流量，可以计算出导热系数。
实验步骤：1. 准备工作: 将实验台内充填导热油，并使其达到温度平衡。
2. 将导热棒和试样一起放置在实验台上，使其与实验台接触良好。
3. 将电流通入电热器中，通过导热油将热量传递给试样，使热量在试样内传递。
4. 同时使用温度计测量试样两端的温度差，并通过多用电表测量电热器的电流和电压，计算出热流量。
5. 记录不同时间间隔的试样温度和热流量数据，并绘制温度与热流量的关系曲线。
6. 根据数据计算出导热系数。
实验结果：根据实验得到的温度-热流量关系曲线，可以通过线性拟合得到试样的斜率，即热流量值。
通过计算不同时间间隔内的温度差，可以得到导热系数的数值。
实验结论：根据实验结果，可计算出不良导体的导热系数。
导热系数是衡量材料导热性能的重要参数，通过实验可以了解不良导体的导热性能，并为材料的热传导特性分析提供参考。
实验注意事项：1. 实验过程中要注意安全，避免触电或烫伤等意外情况。
2. 导热油的量要足够充填实验台，且温度均匀平衡。
3. 实验前要对实验仪器进行检查，确保正常工作。
4. 实验操作要严格按照实验步骤进行，尽量减小误差产生。
5. 实验完成后要对实验环境进行清理和整理，保持实验台的整洁。
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告(一)
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告(一)稳态法测量不良导体的导热系数实验报告简介本报告介绍了使用稳态法测量不良导体的导热系数实验的方法和结果。
该实验采用了稳态法测量导热系数的方法，通过测量导体两端的温度差和导热长度，计算导热系数。
实验目的•测量不同材料的导热系数，了解不良导体的导热性能；•分析不良导体的导热差异，为后续材料选择和优化提供参考。
实验步骤1.准备实验所需材料和设备；2.温度测量：使用温度计测量导体的两端温度，并记录；3.确定导热长度：根据实验设计，测量导体的长度，并记录；4.安装导体：将导体安装在恒温水槽中，确保整个导体完全浸没在水中；5.稳定温度：打开恒温水槽，调节水温，使其稳定于所需温度；6.等待稳定态：在恒温水槽中放置一段时间，待温度稳定后进行下一步；7.测量数据记录：记录稳定温度下导体两端的温度差和导热长度；8.计算导热系数：根据测量数据，使用导热系数计算公式计算导体的导热系数；9.分析结果：对实验结果进行分析和比较，得出结论。
实验结果•实验所得数据：测量到的导体两端的温度差为ΔT，导热长度为L；•导热系数计算结果：根据导热系数计算公式，得出不同导体的导热系数；•数据分析：对比各种导体的导热系数，分析不良导体的导热性能。
结论通过稳态法测量不良导体的导热系数实验，我们得到了不同导体的导热系数数据，并进行了比较和分析。
根据实验结果，可以得出以下结论： 1. 不同材料的导热系数存在较大差异，不良导体的导热性能较差； 2. 在进行材料选择和优化时，需要考虑材料的导热性能；3. 导热系数可作为评价材料导热性能的重要指标之一。
参考文献[1] 张三, 李四, 稳态法测量导热系数实验方法研究, 物理实验杂志, 20XX.[2] 中国测绘科学研究院，导热系数测量技术方法，测绘标准化与质量保证，20XX。
实验条件和设备•实验条件：室温为25°C，相对湿度为50%；•实验设备：–温度计：使用数字温度计，具有高精度和稳定性；–恒温水槽：具有恒温控制功能，能够稳定控制水温；–导体样品：选择不同材料的导体样品，确保样品的尺寸一致；–数据记录器：记录实验数据，确保数据准确性；–恒温计时器：用于稳定时间的控制，确保温度稳定于所需状态。
用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告
用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告稳态法测量不良导体导热系数稳态法测量不良导体导热系数摘要:导热系数是反映材料导热性能的物理量，在加热器、散热器、导热管道、冰箱制造、建筑保温隔热设计等领域都涉及该设计参数。
材料的导热系数与材料的容量、空隙率、湿度、温度等因素有关，小于0.25W/m?K的材料为绝热材料。
导热系数的测量方法有稳态法和动态法两类，本实验采用稳态法。
关键词:稳态法导热系数热流量比热容冷却速率Steady method for measuring the poor conductor coefficient of thermal conductivityAbstract: the coefficient of thermal conductivity is reflect material thermalconductivity physical quantities, in the heater, radiator, thermal pipe,refrigerator manufacture, construction insulation design, and other fields involve the design parameters. The thermal conductivity of materials and the capacity ofthe materials, pore ratio and other factors, such as temperature, humidity, lessthan 0.25 W/m k. materials for insulation. Coefficient of thermal conductivitymeasurement method is steady method and dynamic method two kinds, this experimentused steady state law.Keywords: Steady state law Coefficient of thermal conductivity Heat flow Specificheat let Cooling rate【实验目的】1. 学习用稳态法测量不良导体的导热系数。
实验报告模板稳态法测量不良导体的导热系数
设稳态时，样品的上下平面温度分 别为12 ，根据傅立叶传导方程，在时间内通t 过
样品的热量满足下式Q ：
Q 1 2 S
t
hB
（1） 式中为样品 的导热系数 ，hB 为样品的厚 度，S 为样
品的平面面积，实验中样品 为圆盘状。设圆盘样品 的直径为d B ，则由（1)式得：
hP / m m 所以散热盘 P的厚度 hP =
mm；
散热盘半径RP (多次测量取 平均值)： 表 2 散热盘直径（不同角度测 量）
DP m m
所以散热盘 P的半径： RP =
mm；
橡皮样品厚 度hB (多次测量取 平均值)： 表 3
hB / m m
所以橡皮样 品厚度hB =
mm；
在达到稳态 的过程中，P 盘的上表面并未暴露在空气中，而物体的冷却速率与它的散热
表面积成正比，为此，稳态时铜盘 P的散热速率的表达式应作面积修 正：
Q mc
t
t
2
RP 2 2RP hP 2RP 2 2RP hP
（4）
其中为散热Rp 盘 P 的半径 ，hp 为其厚度。由(2)式和(4)式可得：
mc t
2
RP 2hP 4hB 1 2RP 2hP 1 2 dB2
计算不良导体样品的导 热系数。
实验数据
样品：橡皮；
室温：28℃；
散热盘比热 容(紫铜)：C=385 J／(Kg·K)； 散热盘质量 ：m=
g；
散热盘厚度hP (多次测量取 平均值)：
表 1 散热盘厚度(不同位置测 量)
4
可。 （6)移去加热盘，让散热圆盘在风扇作用 下冷却，每隔 1 0 秒(或者 3 0 秒)记录一次散热盘
用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告
用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告引言导热是热学的一个重要概念，许多工程问题中都需要用到导热系数。
在实际应用中，往往遇到不良导体的导热系数难以测量的问题。
为了解决这一问题，本实验采用稳态法测量不良导体的导热系数。
实验目的1.了解不良导体的基本概念和导热系数的含义。
3.初步掌握不良导体的导热系数测量技能。
实验原理导热系数是指单位时间内单位面积的热量通过单位长度的传导热阻力。
不良导体通常指导热系数较小的物质，如泡沫塑料等。
对于不良导体，传热时存在两种传热方式：较慢的传导和较快的对流，因此稳态法测量不良导体的导热系数时，需要将不良导体置于一个绝热容器内进行实验。
稳态法测量不良导体的导热系数的主要思想是通过测量绝热容器内的温度分布，计算出不良导体两侧的热流量差，从而求解不良导体的导热系数。
实验仪器和材料1.绝热容器：气密容器，内表面喷漆，型号为JYL-0.05V。
2.电热丝：铠装电阻丝，长度为40cm。
3.万用表：数字万用表，量程为200mV。
4.直流电源：稳压直流电源，输出电流为0-10A，输出电压为0-30V。
5.不良导体：泡沫塑料。
6.测温仪：热电偶温度计，型号为TSM-3型。
实验步骤1.将泡沫塑料削成80cm×2cm×1cm的长条形，两侧铅直铺设电热丝。
2.将热电偶温度计插入泡沫塑料中央，测量其内部温度。
3.将泡沫塑料放置在绝热容器内，关闭绝热容器的出气口。
4.通过直流电源通电，控制电热丝两侧电流和电压的大小。
5.记录各个时间点的热电偶温度、电热丝电流和电压值，并计算出泡沫塑料两侧的热流量差。
6.根据测量数据，绘制泡沫塑料两侧温度分布曲线，并通过计算得到泡沫塑料的导热系数。
实验结果实测电热丝电流为1.8A，电压为3.6V。
在稳态时，泡沫塑料两侧温度分别为22.5℃和12.5℃，热电偶测量的两侧温度差为10℃。
利用公式K=Q/(SΔT)计算出泡沫塑料的导热系数为0.038W/(mK)。
稳态法测导热系数实验报告
稳态法测导热系数实验报告实验部分一、实验目的本实验旨在通过稳态法测量不同导热材料的热导系数，并掌握稳态法实验的基本步骤。
二、实验原理导热是热量由高温区流向低温区的物理现象，导热材料的导热性能与温度、物质的热物性等因素密切相关。
稳态法是通过固定一组温度差下的热流量，测量材料的导热系数的一种方法。
实验中，使用恒温水按一定时间间隔浸泡样品，保持样品表面温度不变，测量样品底部放热的热流。
三、实验器材和材料实验器材：导热系数仪、水槽、恒温水槽、电热水壶、电热炉、磨床、切割机、量热仪等。
实验用材料：不同材质导热材料试样、硅胶、石蜡等。
四、实验步骤1、将导热材料试样进行磨光、切割、调整大小，使大致与试样夹持器的内径相等，并与试样夹持器装配好；2、向量热仪中注入一定量的热水，开启加热装置加热水至一定温度下；3、在恒温水槽中浸泡待测样品至达到平衡态；4、调整好导热系数仪的测试参数并测量相应的热流量；5、待稳定后记录相应温度数据，并根据数据计算样品的导热系数；6、重复上述实验步骤，测量其他不同材质的导热材料试样。
实验结果实验中我们测试了不同材质的导热材料试样，并得出了如下的测试结果：样品导热系数 W/m·K铝材 217黄铜 168不锈钢 16.3实验分析通过实验测试，我们可以得到不同材质导热材料的导热系数，铝材、黄铜的导热性能比不锈钢强。
在测量中，需注意调整好测量参数并等待恒定状态下才能测量，避免测试数据的误差。
实验中导热系数仪的规格、仪器的精度等因素也会对测试结果产生一定的影响。
在接下来的实验中需注意这些细节，避免测量数据误差的产生。
总结本实验采用稳态法对不同材质的导热材料进行了测试，并得到了它们的导热系数，通过实验我们掌握了稳态法实验的基本步骤和注意事项，加深了我们对导热材料的认识。
用准稳态法测介质的导热系数和比热的实验报告
导线若干，保温杯一个
【实验原理】
1. 准稳态法测量原理
考虑如图 B2－１所示的一维无限大导热模型：一无
限大不良导体平板厚度为 2R ，初始温度为 t0 ，现在平 板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度 qc ，则平 板各处的温度 t(x, ) 将随加热时间 而变化。
以试样中心为坐标原点，上述模型的数学描述可表
⑸ 左、右横梁的两个“－”端分别与保温杯上相应的 “－”端相连（均为黑连黑）； ⑹ 放大盒左侧面的七芯插座与后面板上的“控制信号”与相连。 主机面板上的热电势切换开关相当于图 B2－8 中的切换开关 K 开关向上合时，B 点为热电偶的高温端，C 点为热电偶的低温端，测量的是“中心面与室温” 间的温差热电势，而 A、D 部分不起作用； 开关向下合时，A、D 点组合测量的是“加热面与室温”间的温差热电势，B、C 点组合测量的 是“中心面与室温”间的温差热电势。当它们串联起来时，由于 C、D 有相同的温度，故总的温差 热电势就表示“加热面与中心面”的温差热电势。
t 。
实验仪主要包括主机和实验装置，另有一
图 B2－3 被测样件的安装原理
个保温杯用于保证热电偶的冷端温度在实验中保持恒定。
3－1 主机
主机是控制整个实验操作并读取实验数据的装置，主机前、后面板如图 B2－4，图 B2－5 所示。
图 B2－4 主机前面板示意图
8
9
10
11
图 B2－5 主机后面板示意图
3. ZKY-BRDR 型准稳态法比热、导热系数测定仪简介
仪器设计必须尽可能满足理论模型。而模型中的无限大平板条件通常是无法满足的，实验中总 是要用有限尺寸的试件来代替。但实验表明：当试件的横向线度大于厚度的六倍以上时，可以认为 传热方向只在试件的厚度方向进行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
准稳态法测不良导体的导热系数和比热预习报告
实验目的
1. 了解准稳态法测量不良导体的导热系数和比热的原理，并通过快速测
量学习掌握该方法；
2. 掌握使用温差电偶测量温度的方法。
一． 实验原理
1. 热传导
物体相邻部分间存在温度差，在各部分之间不发生相对位移的前提下，仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递成为热传导。
如图1所示的两个表面均维持均匀恒温的平板的一维稳态导热问题，对于x 方向的任意厚度的微元层来说，由傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热量Q 与该处的温度变化率d t /d x 及平板面积F 成正比。
Q =−λF d t
x
式中比例系数λ即材料的导热系数（导热率），负号表示热流方向与温度梯度d t /d x 方向相反，定义单位时间内通过单位面积的热流量为热流密度，记为q ，则图1情况下有：
q =Q =−λd t x
由此可知导热系数的物理意义是：在单位温差梯度影响下物体内产生的热流密度单位为W/(m ∙K)。
材料的导热系数会随温度变化，除铝、水等少数物质外的大部分固体、液体的导热系数会随温度升高而下降，气体的导热系数会随温度的升高而升高。
图1
2. 一维导热模型
本实验采用比较简单的一维无限大平板导热模型进行λ的测量。
如图2，假设有厚度为2R 的无限大平板，原始温度为t 0，从平板的两端面以相同功率的能产生均匀热流的加热器加热，表面热流密度恒为q c ，板内温度分布必以中心截面为对称面，则可以写出x 方向的热传导微分方程，并依据初始条件求出任何瞬时沿x 方向的温度分布函数t(x,τ)，τ为时间变量。
3.热传导方程及求解
∂t(x,τ)∂τ=a∂2t(x,τ)
∂x
(0<x<R,τ>0) （式4）
初始条件t(x,τ)τ=0=t0（式5）
边界条件q c=λ∂t(x,τ)
∂x x=R
（式6）
λ∂t(x,τ)
∂x x=0
=0（式7）
式中a=λ/cρ为热扩散率（或称热扩散系数），单位为m2/s，c为比热容，单位为J/(kg∙K)，ρ为密度，单位为kg/m3。
其中式6限定了加热器在样品表面产生的热流密度不变，中心面处两加热器产生的热流密度大小相等，方向相反，中心面为绝热面。
由式4可得
（式8）
式中U n=nπ,n=1,2,3,….，t0为初始温度F o=aτ
R
为傅里叶数，无量纲。
经过一段时间，当F o>0.5时，式8中的级数求和项变得很小，可以忽略，此时式7变为：
（式9）
由式9可以看出，当加热时间τ使F o>0.5后，任一时刻样品各点温度随x按抛物线变化，样品内各点的温升速率相同并保持不变，样品内两点间温差恒定，这种热传导状态称为准稳态，准稳态下样品表面与中心面的温度差表达式为：
（式10）
由式10可以导出准稳态下导热系数的测量公式为
λ=q c R
2∆t （式11）
t(x,t)-t
o =
q
c
l
[
a t
R
-
R2-3x2
6R2
+R(-1)n+1
2
U
n
2
cos(U
n
x
R
)exp(-U
n
2F
o
)
n=1
¥
å]
t(x,t)-t
o
=
q
c
R
l
(
a t
R2
+
x2
2R2
-
1
6
)
D t=t(R,t)-t(0,t)=
q
c
R
2l
当用有限截面积的平板进行计算时，样本中心区域的导热可近似看成一维的。
经误差分析可以证明当样品的横向尺寸为厚度的6倍以上时，将测温点置于样品的中心区域，非无限大平板误差可以忽略。
由比热的定义，当样品的横向截面积为F（即热流通过的面积）时，则有以下关系式：
q c F=cρRF dt
（式12）
dτ
（式13）
由此可得比热为c=q c
ρR dt
dτ
式中ρ为密度，dt
为准稳态下样品的温升速率，可由中心面t(0,τ)~τ关系曲线
dτ
求得。
4.q c的计算
利用对称性设置样品价，忽略薄膜加热器通电时电阻变化，热容不计，则向样品中心传导的热流密度为加热器电功率的一半。
q c=U2
（式14）
2Fr
U为加热器所加电压，r为单个加热器的电阻。
三、实验仪器
1．样品台装置包括：中心面横梁、加热面横梁、加热薄膜、隔热泡沫层、锁定杆、螺杆旋钮；实验时：平板型试样4块，薄膜加热器2片，热电偶两只，泡沫绝缘体两块。
2.测温系统
A、B两种不同导体两端相互紧密连接在一起组成一个闭合回路，当两接点温度T≠T0时，回路就产生电动势，从而形成电流。
若将回路断开，就会产生开路电压，温差较小时，可以忽略表达式中的二次项，有：
U(T,T0)≈a(T−T0)
通过换向开关，开关置于B，可测出加热面与中心面温差U1(t2,t1)，置于A 可测出中心面与冷端的温差U2(t1,t c)，这里t1为中心面的温度，t2为加热面的温度，t c为恒温水槽温度，本实验内温差电势与两端温差呈线性，斜率40μV/℃。
图3：测温系统
3.直流稳压电源
建议控制电压在15~19.9V之间，实验时加热电源先开机调到适当电压后预热几分钟。
4.数字万用表
直流电压20V档，接通加热器前后各测一次加热电压，取平使用均；用直流电压200mV档测量热电偶输出的加热面与中心面温差U1(t2,t1)和中心面与冷端的温差U2(t1,t c)，读数读至0.001mV
5.秒表
计时仪器采用秒表。
四、实验步骤
1.装好样品台装置
2.打开直流稳压电源和数字万用表电源预热十几分钟，并预设加热电压
到适当值（15-20V），并用万用表直流电压档测量实验前的加热电压。
3.用万用表电阻档检查四只热电偶（阻值均为几欧姆）、加热器（阻值约
为110Ω）是否完好。
并准确测量、记录加热器电阻值。
4.连接电路。
5.测量实验数据
（1）测量初始温度t0（使用温度计）和初始温差U1(t2,t1)，如果非0则将其当成系统误差、初始中心面温度U2(t1,t c)。
（2）接通加热器回路开关同时开始计时，每隔1分钟测一次加热面与中
心面温差及中心面与冷端温差U2(t1,t c)，共测25min。
6. 断开加热回路，拆下数字万用表，再次测量实验后的加热电压，与实验前的加热电压取平均使用。
数据记录（未用）
1.数字万用表的练习使用
2.测导热系数和比热容
实验材料：___________
（2）测量数据：
室温t0= ________ 加热器电阻_______
加热电压U
=_________
前
=_________
加热电压U
后
=_________
加热电压U
平均
初始温差U1(t2,t1)=_________mV U2(t1,t c)=_________mV。