导热系数实验报告

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导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告导热系数是指物质在传导热量过程中的能力,是衡量物质导热性能的重要指标之一。

为了准确测量导热系数,我们进行了一系列的实验,并撰写了本次实验报告。

实验目的:本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,了解不同材料的导热性能,并探究影响导热系数的因素。

实验装置与材料:1. 导热系数测量仪器:我们使用了热导仪作为主要测量设备。

该仪器能够通过测量物质导热过程中的温度变化,计算出物质的导热系数。

2. 实验样品:我们选择了几种常见的材料作为实验样品,包括金属、塑料、陶瓷等,以探究不同材料的导热性能。

实验步骤:1. 准备工作:首先,我们对导热仪进行校准,以确保测量结果的准确性。

2. 样品制备:将所选材料制成适当尺寸的样品,以便于安装在导热仪上。

3. 实验操作:将样品依次安装在导热仪上,并设置相应的实验参数。

在每次实验之前,确保样品和仪器表面的温度相等。

4. 数据记录:开始实验后,我们记录下不同时间点样品上的温度变化,并计算出导热系数。

实验结果与分析:通过实验,我们得到了不同材料的导热系数数据,并进行了分析。

结果显示,金属材料的导热系数较高,而塑料材料的导热系数较低。

这是因为金属中的自由电子能够快速传递热量,而塑料中的分子结构较为复杂,导热能力较差。

实验误差与改进:在实验过程中,我们注意到了一些误差因素,例如环境温度的影响、样品表面的不均匀性等。

为了减小误差,我们可以在实验过程中控制好环境温度,并对样品进行均匀加热处理。

实验应用与展望:导热系数的测量在工程领域具有广泛的应用价值。

例如,通过测量建筑材料的导热系数,可以优化建筑的保温性能,提高能源利用效率。

此外,导热系数的研究还可以为材料科学的发展提供参考,促进新材料的研发与应用。

结论:通过本次实验,我们成功测量了不同材料的导热系数,并对其进行了分析。

导热系数是衡量物质导热性能的重要指标,我们的实验结果为相关研究和应用提供了参考。

但是,仍有一些因素可能对实验结果产生影响,需要进一步研究和改进。

导热系数测量实验报告.doc

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导热系数测量实验报告篇一:导热系数实验报告实验2.8 用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告一、实验目的.(1)用稳态平板法测定不良导体的导热系数. (2)利用物体的散热速率求传热速率. 二、实验器材.实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表. 三、实验原理.导热是物体相互接触时,由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向(设z方向)进行时,热传导的基本公式可写为dTdQ=?λ ?????????---------------------------------------------(2.8.1)它表示在dt时间内通过dS面积的热量dQλ为导热系数,它的大小由物体????dT本身的物理性质决定,单位为W????1????1,它是表征物质导热性能大小的物理量,式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行.在图中,B为待测物,它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触,热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B 很薄,则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计,视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热(即温度场中各点的温度不随时间而变)的情况下,在?t时间内,通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为????????? ---------------------------------------------(2.8.2)式中,???为匀质圆板两板面的恒定温差,若把(2.8.2)式写成?Q=?λ??????=?λ?? ---------------------------------------------(2.8.3)的形式,那么???便为待测物的导热速率,只要知道了导热速率,由(2.8.3)式即可求出λ. 实验中,使上铝盘A和下铜盘P分别达到恒定温度??1、??2,并设??1??2,即热量由上而下传递,通过下铜盘P向周围散热.因为??1和??2不变,所以,通过B的热量就等于C向周围散发的热量,即B 的导热速率等于C的散热速率.因此,只要求出了C在温度??2时的散热速率,就求出了B的导热速率???.因为P的上表面和B的下表面接触,所以C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和,设为????,而实验中冷却曲线是C全部裸露于空气中测出来的,即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为??全,根据散热速率与散热面积成正比的关系可得??? ????????????部全=??部全---------------------------------------------(2.8.4)式中,???为??部面积的散热速率,???为??全面积的散热速率.而散热速率???就部全部?????????等于(2.8.3)式中的导热速率,这样(2.8.3)式便可写作????????? =?λ?? 部---------------------------------------------(2.8.5)设下铜盘直径为D,厚度为δ,那么有??部??全??2=?? +????????2=2?? +??????---------------------------------------------(2.8.6)???由比热容的基本定义c=Δ????Δ??‘,得ΔQ=cmΔ??’,故???cmΔ??’= 全---------------------------------------------(2.8.7)将(2.8.6)式、(2.8.7)式代入(2.8.4)式得?????+4?? =?????? 部---------------------------------------------(2.8.8)将(2.8.8)式代入(2.8.5)式得λ=?????????????/2---------------------------------------------(2.8.9)式中,m为下铜盘的质量,c为下铜盘的比热容. 四、实验内容.(1)用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度δ和待测物厚度L,然后取其平均值.下铜盘质量m由天平测出,其比热容c=3.850×102??? kg?℃?1.(2)实验时,先将待测样品放在散热盘P上面,然后将发热铝盘A放在样品盘P上方,再调节三个螺栓,使样品盘的上下两个表面与发热铝盘A和散热铜盘P紧密接触.(3)将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中,并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝盘上的插座加以连接.为了保证温度测量的准确性,采用同一个温度传感器测温,在需要测量发热盘A和散热盘P温度时,采用手动操作,变换温度传感器的测温对象.(4)接通电源,在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度.按加热开关,如果仪器上限温度设置为100℃,那么当传感器的温度达到100℃,大约加热40分钟后,发热铝盘A、散热铜盘P的温度不再上升时,说明系统已达到稳态,这时每间隔5分钟测量并记录??1和??2的值.(5)测量散热盘在稳态值??2附近的散热速率.移开发热铝盘A,取下待测盘,并将发热铝盘A的底面和铜盘P直接接触,当P盘的温度上升到高于稳态值??2值若干度(例如5℃左右)后,再将发热铝盘A移开,让散热铜盘P自然冷却.这时候,每隔30s记录此时的??2值并记录.五、实验数据记录与处理.表一下铜盘直径、厚度,待测物厚度实验结果记录表下铜盘质量为m=655 g.取平均值,稳态时,??1=102.3℃、??2=79.2℃.表三测下铜盘散热速率实验结果记录表利用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率为K=0.02976T????1. 由(2.。

不良导体导热系数的测量实验报告

不良导体导热系数的测量实验报告

不良导体导热系数的测量实验报告
实验目的:
1.了解不良导体的特性;
2.测量不良导体的导热系数。

实验原理:
不良导体是指导热性能较差的物质,如木材、塑料等。

导热系数是描述不良导体导热性能的一个物理量,它反映了单位面积、单位厚度、单位温度梯度下热量通过材料传导的能力。

导热系数越小,说明该材料导热性能越差。

实验仪器:
1.不良导体样品;
2.热绝缘材料;
3.热源;
4.温度计;
5.测量仪器。

实验步骤:
1.将热绝缘材料平铺在工作台上,摆放不良导体样品;
2.将热源放置在样品的一侧,使其与材料保持良好的接触;
3.在样品的另一侧放置温度计,用以测量温度变化;
4.开始记录温度的变化,记录一定时间内温度的变化曲线;
5.使用测量仪器测量材料的厚度和面积。

实验数据和结果:
根据记录到的温度数据,可以得到温度随时间的变化曲线。

根据这些数据,可以计算出材料的导热系数。

实验讨论:
在讨论中,可以对不良导体的导热性能进行评估,并分析不同因素对导热系数的影响。

实验总结:
通过本次实验,我们了解了不良导体的特性和导热系数的测量方法。

同时,我们也明白了导热系数与材料导热性能之间的关系。

这对于我们选择材料、设计热工设备等方面都具有重要意义。

导热系数的测量实验报告

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。

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: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,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冷却速率(温度变化率)dQ/dt二-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 C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。

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告导热系数,作为材料的一项重要物理性质,能够评估材料传导热量的能力。

通过测定导热系数,可以了解材料的导热性能以及在不同工况下的散热能力。

本实验旨在通过实际操作测定不同材料的导热系数,并分析结果对比。

一、实验目的本实验的主要目标是测定不同材料的导热系数,了解热量在材料之间的传导规律,并比较不同材料的导热性能。

通过实验数据的处理和分析,探究导热系数与材料性质之间的关系。

二、实验装置和方法实验所用的装置包括热导率仪和不同材料的试样。

热导率仪由热源、测温探头和显示器组成,用于测量不同材料在不同温度下的热传导情况。

实验的具体步骤如下:1. 准备试样:根据需要测量的材料种类和厚度,制备相应的试样切片。

2. 测量温度:先将测温探头放在设定温度的热源上,进行温度校准,确保准确测量。

3. 安装试样:将试样放置在热导率仪的传热平台上,保持试样与测温探头的接触完全。

4. 测量实验:通过控制热源的温度,使其保持在恒定状态。

记录热导率仪上显示的温度变化情况,并计算得出试样的导热系数。

三、实验数据处理和分析在实验中,我们选择了金属、塑料和木材作为不同材料的代表,分别测量了它们的导热系数,并进行对比分析。

通过实验数据的处理和分析,我们可以得到各材料的导热系数数值。

可以发现,金属材料的导热系数相对较高,这与金属的导电性质有关。

塑料材料的导热系数比金属低,这主要是由于塑料材料结构中有许多绝缘空隙的存在。

木材的导热系数相对较低,并且呈现出随纤维方向变化的趋势,这是因为木材的导热性能与其组织结构有着密切的关系。

导热系数除了与材料的物性有关外,还受到温度的影响。

在不同温度下,导热系数可能会发生变化。

实验中我们选择了不同温度下的测量点,以了解导热系数与温度之间的变化规律。

通过实验数据的分析,我们可以得出导热系数随温度的变化呈现出一定的规律性,不同材料的导热系数随温度变化的趋势可能不同。

四、实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析,得出了不同材料在不同温度下的导热系数。

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告导热系数测定实验报告导热系数是描述物质传导热量能力的物理量,对于研究材料的热传导性质具有重要意义。

本实验旨在通过测定不同材料的导热系数,探究材料的热传导特性,并分析实验结果的意义。

实验仪器与原理本实验使用的仪器主要包括导热系数测定仪、测温仪、样品夹和样品。

导热系数测定仪是一种常用的实验设备,可以测量材料的导热系数。

测温仪则用于测量样品的温度变化。

样品夹用于固定样品,保证测试的准确性。

实验步骤1. 首先,将待测材料切割成相同大小的样品,并清洁表面,确保样品的质量和纯度。

2. 将样品夹住,确保样品与夹具之间没有空隙,以免影响测量结果。

3. 将样品夹放入导热系数测定仪中,并调整仪器参数,确保实验的准确性。

4. 开始实验后,观察样品的温度变化,记录下每个时间点的温度数据。

5. 根据实验数据,计算出样品的导热系数,并进行分析和比较。

实验结果与分析通过实验测得的数据,我们可以计算出不同材料的导热系数,并进行比较。

导热系数的大小反映了材料的热传导能力,数值越大表示材料的热传导能力越强。

在实验中,我们选取了几种常见的材料进行测试,包括金属、塑料和绝缘材料。

结果显示,金属材料的导热系数通常较高,而塑料和绝缘材料的导热系数较低。

这一结果与我们的常识相符。

金属材料由于其内部电子的自由运动,具有较高的导热性能。

而塑料和绝缘材料由于其分子结构的特殊性,导热系数较低。

此外,通过实验还可以发现,导热系数与温度之间存在一定的关系。

随着温度的升高,导热系数通常会增大。

这是因为高温下,物质内部的分子运动加剧,热传导能力增强。

实验的局限性与改进尽管本实验得到了一些有意义的结果,但仍然存在一些局限性。

首先,实验中的样品大小和形状可能对测量结果产生影响。

因此,为了提高实验的准确性,可以选择更多的样品进行测试,并进行多次重复实验。

其次,实验中没有考虑到材料的厚度对导热系数的影响。

在实际应用中,材料的厚度也会对热传导性能产生影响。

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告一、实验目的:1.了解导热系数的概念和定义。

2.掌握导热系数的测量方法。

3.熟悉导热系数的影响因素。

二、实验仪器及材料:1.导热系数测量仪:包括加热装置、温度计、样品支架等。

2.导热系数标准样品:如铜、铝等。

3.测温仪:用于测量样品温度。

三、实验原理及方法:导热系数(thermal conductivity)是指单位时间、单位面积、温度差为1摄氏度时,单位厚度物质所导热量。

常用单位为W/(m·K)。

1.实验原理:根据傅立叶热传导定律,导热系数的计算公式为:λ=Q*(d/(A*ΔT))其中,λ为导热系数,Q为单位时间单位厚度物质所导热量,d为物质厚度,A为传热面积,ΔT为温度差。

2.实验方法:(1)测量导热系数仪的加热功率和样品厚度。

(2)连接加热装置和温度计,将样品放在样品支架上。

(3)将样品置于恒定温度环境下,记录样品初始温度。

(4)通过调节加热功率,使样品温度升高一定值,记录此时的时间。

(5)根据测温仪结果计算出样品的导热系数。

四、实验步骤:1.根据实验原理设置导热系数仪的参数。

2.将所选样品(如铝)放在样品支架上,并记录样品的厚度。

3.连接加热装置和温度计,校准温度计。

4.将样品置于恒定温度环境中,记录样品的初始温度。

5.通过调节加热功率,使样品温度升高一定值(如10℃),记录此时的时间。

6.根据测温仪结果,计算出样品的导热系数。

7.重复2-6步骤,三次测量后取平均值。

五、实验数据及结果:样品:铝厚度:2.5cm初始温度:25℃升温时间:300s根据计算公式,可得到样品的导热系数为:λ=Q*(d/(A*ΔT))=Q*(0.025/(1*10))取三次实验的结果求平均值,最终得到样品铝的导热系数为0.15W/(m·K)。

六、误差分析:1.温度测量误差:由于温度计精度有限,测量结果可能存在误差。

2.加热功率测量误差:加热装置的功率测量也可能存在误差,会影响导热系数测量的准确性。

导热系数的测定实验报告

导热系数的测定实验报告

导热系数的测定实验报告导热系数的测定实验报告引言:导热系数是衡量物体传热性能的重要参数,对于热工学、材料科学等领域具有重要意义。

本实验旨在通过测定不同材料的导热系数,探究不同材料的传热性能差异,并了解导热系数的测定方法。

实验装置与方法:实验装置包括导热仪、不同材料样品、温度计等。

首先,将导热仪预热至稳定状态,然后将不同材料样品放置在导热仪的测试台上。

接下来,将测试台加热到一定温度,同时记录下测试台和样品的温度变化情况。

根据测得的温度和时间数据,通过导热仪的计算软件计算出不同材料的导热系数。

实验结果与分析:我们选择了铜、铝和玻璃作为实验样品,分别进行了导热系数的测定。

实验结果显示,铜的导热系数最高,铝次之,玻璃的导热系数最低。

这与我们的预期相符,因为铜和铝是金属材料,具有良好的导热性能,而玻璃是非金属材料,导热性能较差。

进一步分析发现,导热系数与材料的物理性质密切相关。

铜和铝具有较高的电子迁移率和热导率,因此导热系数较高。

而玻璃由于其分子结构的特殊性,导致热传导受到限制,因此导热系数较低。

此外,我们还发现导热系数与温度的关系。

在实验中,我们分别在不同温度下测定了样品的导热系数。

结果显示,导热系数随温度的升高而增大。

这是因为随着温度升高,材料内部的分子振动增强,热传导更加迅速,导致导热系数的增加。

实验误差与改进:在实验过程中,我们注意到了一些误差来源。

首先,导热仪本身存在一定的测量误差,这可能会对实验结果产生影响。

其次,样品的几何形状和尺寸也会对测量结果产生一定的影响。

此外,实验中的温度测量也可能存在一定的误差。

为了减小误差,我们可以采取以下改进措施。

首先,选择更高精度的导热仪进行测量,以提高测量的准确性。

其次,对于样品的几何形状和尺寸,可以采用更加精确的测量方法,例如使用光学显微镜等。

此外,在温度测量方面,可以使用更加精确的温度计进行测量。

结论:通过本实验,我们成功测定了不同材料的导热系数,并了解了导热系数的测定方法。

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告实验目的:测定给定材料的导热系数。

实验原理:导热系数是描述材料导热能力的物理量,可以通过测量材料的热传导过程来确定。

传导过程中,热量沿着温度梯度从高温区传导到低温区。

根据热传导定律,导热流密度Q/t正比于温度梯度dT/dx,即Q/t = -k(dT/dx),其中k为导热系数。

在本实验中,我们采用平板法进行导热系数的测量。

在稳态条件下,选取一块厚度均匀的材料样品,在两侧施加恒定的温度差,通过测量材料两侧的温度来计算导热系数。

实验器材:1. 导热系数测定设备(包括导热板、温度传感器、温度控制仪等)2. 材料样品3. 温度计4. 计时器实验步骤:1. 准备工作:打开导热系数测定设备,确保设备正常工作。

2. 校准温度传感器:将温度传感器放入恒温水槽中,根据设备要求进行校准。

3. 安装材料样品:将材料样品放置在导热板上,并紧密密封以确保无热能损失。

4. 施加温度差:通过控制仪调节导热板两侧的温度,使其形成恒定的温度差。

5. 记录温度数据:使用温度传感器测量样品两侧的温度,并记录数据。

6. 测量时间:使用计时器测量样品温度变化的时间t。

7. 计算导热系数:利用测得的温度数据及时间t,根据导热定律计算导热系数k。

实验结果与分析:根据实验所得的温度数据及时间信息,计算出材料的导热系数k,并与已知数据进行比较。

分析测量误差的来源,并讨论可能的改进方法。

结论:本实验通过平板法测定了给定材料的导热系数,并得出了相应的结果。

通过分析实验误差与改进方法,进一步提高了实验结果的准确性。

实验存在的问题与建议:1. 实验过程中,温度传感器的校准可能存在误差,建议校准过程更加细致。

2. 材料样品的密封性可能不够好,导致热能损失,建议对样品密封进行改进。

3. 导热板的温度控制可能不够精确,导致温度差过大或过小,建议改进温度控制仪的精度。

参考文献:[1] 吴革南, 金宗俊. 传热学[M]. 高等教育出版社, 2002.[2] 冯德跃. 制冷与空调工程导论[M]. 高等教育出版社, 2004.。

固体导热系数的测定实验报告

固体导热系数的测定实验报告

固体导热系数的测定实验报告一、实验目的1.了解固体导热的基本概念和原理。

2.学习如何测定固体导热系数。

3.通过实验测量固体导热系数。

二、实验原理固体的导热主要通过热传导来实现。

实验室常用的方法是通过测量试样间的温度变化来计算固体导热系数。

设试样长度为L,面积为A,两端温度差为ΔT,单位时间流过的热量为q,则试样导热系数k的表达式为k=q*L/(A*ΔT)。

三、实验器材和试剂1.固体试样:实验中可使用不同材料制备的固体试样,如金属、陶瓷等。

2.热源:可选择恒温水浴或者电炉作为热源。

3.温度计:选择精确度较高的温度计,如铂电阻温度计或者热敏电阻温度计。

4.数据采集系统:可使用多道温度采集系统,用于记录时间和温度数据。

5.计算机和软件:用于计算和分析实验数据。

四、实验步骤1.准备工作(1)选择合适的固体试样,样品尺寸适中,表面平整,确保实验的可靠性。

(2)将试样和温度计预热,使其达到所需的实验温度。

(3)连接数据采集系统,准备记录实验数据。

2.设置实验条件(1)将试样放置在恒温水浴中,使其表面与水结合。

(2)调整水浴温度,使其温度分别控制在不同的水平。

(3)等待试样稳定至所设定的温度,开始记录实验数据。

3.记录数据(1)使用温度计测量试样的初始温度。

(2)开始记录试样温度随时间的变化。

通常,数据采集系统可每隔固定时间间隔记录一次温度。

(3)确保记录时间足够长,以获得试样温度变化的全过程。

4.计算导热系数(1)根据记录的试样温度数据,计算试样温度变化率。

(2)根据实验中所使用的试样和实验条件,计算试样的导热系数。

五、实验注意事项1.试样选择:应选取热导率较大的材料,以获得较好的测量结果。

2.试样制备:试样表面应平整,且尺寸应适中,以确保实验的可靠性。

3.温度控制:水浴中试样的温度应稳定在设定温度,且不应有较大波动。

4.数据采集:记录数据的时间间隔应适度,以保证数据的准确性和完整性。

5.实验安全:实验中需注意操作安全,避免烫伤或其他伤害。

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告导热系数是物质传导热量的性质,它是描述物质导热性能的一个重要参数。

在工程和科学研究中,准确测量物质的导热系数对于材料的选取和性能评价至关重要。

本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,探究其导热性能的差异,为相关领域的研究和应用提供参考。

实验材料和仪器。

本实验选取了几种常见的材料,包括金属、塑料和绝缘材料,以便对比它们的导热系数。

实验中使用的仪器包括导热系数测量仪、热源、温度传感器等。

实验步骤。

1. 将待测材料切割成一定尺寸的样品,并对样品表面进行抛光处理,以确保表面平整。

2. 将热源与导热系数测量仪相连接,使热源能够持续向待测材料传递热量。

3. 将温度传感器与待测材料接触,实时监测样品表面的温度变化。

4. 记录不同时间点下样品表面的温度变化情况,以得出热量传导的速率。

5. 通过实验数据计算出各材料的导热系数,并进行对比分析。

实验结果。

经过实验测量和数据处理,我们得到了不同材料的导热系数。

结果表明,金属材料的导热系数普遍较高,而塑料和绝缘材料的导热系数相对较低。

这与我们对这些材料导热性能的直观认识相符合。

实验分析。

通过对不同材料导热系数的测量和对比分析,我们可以得出以下结论:1. 金属材料具有较高的导热系数,适合用于传热设备和导热结构的材料选择;2. 塑料和绝缘材料的导热系数较低,适合用于隔热材料和绝缘材料的选取。

3. 导热系数的大小与材料的热传导性能密切相关,对于工程应用具有重要意义。

实验总结。

本实验通过对不同材料导热系数的测量,探究了不同材料的导热性能差异。

实验结果对于材料的选取和工程设计具有一定的参考价值。

在今后的工程应用中,我们应该根据材料的导热性能特点,合理选择材料,以实现更好的热传导效果。

结语。

通过本次实验,我们对导热系数的测量方法和意义有了更深入的了解,也增加了对材料导热性能的认识。

在今后的工程实践中,我们将继续探究材料的热学性能,为工程设计和科学研究提供更准确的数据支持。

导热系数实验报告

导热系数实验报告

导热系数实验报告实验报告:导热系数的测量一、实验目的:本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,了解不同材料的导热性能,并学习导热系数的测量方法。

二、实验原理:导热系数是指单位时间内单位面积上的热量流过某一材料时,单位温度差的比值。

导热系数的单位是W/(m·K)。

使用导热系数可以衡量材料的导热性能,通常情况下,导热系数越大,材料的导热性能越好。

在本实验中,我们采用热传导实验方法来测量导热系数。

热传导实验方法主要是通过测量两个温度的差异,以及材料的厚度和面积来计算导热系数。

三、实验器材:1. 导热系数测量仪:用于测量不同材料的导热系数。

2. 不同材料样品:如金属、塑料等。

3. 温度计:用于测量样品的温度。

四、实验步骤:1. 准备不同材料的样品,并记录其厚度和面积。

2. 打开导热系数测量仪的电源,预热一段时间,使其达到稳定状态。

3. 将待测材料样品放置在测量仪的样品夹中,并将温度计插入样品内部。

4. 等待一段时间,直到样品的温度稳定在一个恒定值。

5. 记录样品的两个温度,并计算其温度差。

6. 根据测量仪的读数和样品的尺寸,计算样品的导热系数。

7. 重复以上步骤,对其他材料进行测量,得到它们的导热系数。

五、实验数据处理:根据实验测量的数据,我们可以计算得到每个材料的导热系数。

对于每个样品,我们可以分别计算其平均导热系数和标准偏差,以评估实验的准确性。

六、实验结果和分析:根据实验数据处理的结果,我们可以得到不同材料的导热系数,并进行比较分析。

通常情况下,金属材料的导热系数较大,而塑料等非金属材料的导热系数较小。

七、实验误差和改进方案:在实验过程中,可能存在一些误差,如温度测量误差、尺寸测量误差等。

为了减小误差,可以采取以下改进方案:1. 提高温度测量的准确性,使用更为精确的温度计。

2. 提高尺寸测量的准确性,使用更为精确的测量工具。

3. 减小环境温度对实验的影响,避免温度波动较大的情况发生。

八、实验心得:通过本次实验,我了解了导热系数的测量方法,并了解了不同材料的导热性能。

导热系数实验报告

导热系数实验报告

导热系数实验报告导热系数实验报告引言:导热系数是描述物质传热性能的物理量,它反映了物质导热能力的大小。

在工程领域中,导热系数的准确测量对于材料的选择和设计至关重要。

本实验旨在通过测量不同材料的导热系数,探究不同材料的导热性能差异,并为工程实践提供参考依据。

实验方法:本次实验采用热传导法测量导热系数。

首先,选择不同的材料样品,如金属、塑料和绝缘材料,并将它们切割成相同尺寸的小块。

然后,将这些样品按照一定的顺序放置在一个导热性能良好的导热板上,确保它们之间没有空隙。

接下来,通过一个热源加热导热板的一侧,同时用一个温度计测量另一侧的温度变化。

记录不同时间点下的温度差,并根据热传导定律计算出每个样品的导热系数。

实验结果:经过一系列的实验测量和数据处理,得到了不同材料的导热系数。

结果显示,金属材料的导热系数较高,塑料材料次之,而绝缘材料的导热系数最低。

这是由于金属材料具有良好的导电性,电子在金属中的自由传导使得热量能够快速传递。

相比之下,塑料材料的导热系数较低,因为其分子结构相对松散,热量传递的路径较长。

而绝缘材料则几乎不导热,导热系数接近于零。

讨论与分析:导热系数的大小与材料的物理性质密切相关。

除了材料的导电性之外,还受到材料的密度、结构和温度等因素的影响。

例如,金属材料的导热系数与其晶格结构有关,晶体结构中的电子能够快速传递热量。

而对于非晶态材料或者多孔材料,其导热系数较低,因为热量在其中传递的路径相对复杂。

此外,温度对导热系数也有显著影响,通常情况下,随着温度的升高,导热系数会增加。

实验误差的分析:在实验过程中,可能存在一些误差,影响了最终结果的准确性。

首先,由于实验条件的限制,无法完全消除样品与导热板之间的空气间隙,这会导致热量的损失和测量结果的偏差。

其次,温度计的精度和灵敏度也会对实验结果产生一定的影响。

此外,样品的尺寸和形状也可能对导热系数的测量结果产生一定的影响。

结论:通过本次实验,我们成功测量了不同材料的导热系数,并对其差异进行了分析。

导热系数测量实验报告

导热系数测量实验报告

导热系数测量实验报告一、实验目的导热系数是表征材料导热性能的重要参数,准确测量材料的导热系数对于研究材料的热传递特性、优化热设计以及保证热设备的正常运行具有重要意义。

本实验的目的是通过实验方法测量不同材料的导热系数,并掌握导热系数测量的基本原理和实验技能。

二、实验原理导热系数的测量方法有多种,本次实验采用稳态法测量。

稳态法是指在传热过程达到稳定状态时,通过测量传热速率和温度梯度来计算导热系数。

在实验中,将待测材料制成一定形状和尺寸的样品,放置在两个平行的热板之间。

其中一个热板作为热源,保持恒定的温度$T_1$;另一个热板作为冷源,保持恒定的温度$T_2$($T_1 > T_2$)。

当传热达到稳定状态时,通过样品的热流量$Q$ 等于样品在温度梯度$\frac{dT}{dx}$方向上的导热量。

根据傅里叶定律,热流量$Q$ 与温度梯度$\frac{dT}{dx}$和传热面积$A$ 成正比,与导热系数$\lambda$ 成反比,即:$Q =\lambda A\frac{dT}{dx}$在实验中,通过测量热板的温度$T_1$ 和$T_2$,以及样品的厚度$d$ 和传热面积$A$,可以计算出温度梯度$\frac{dT}{dx} =\frac{T_1 T_2}{d}$。

同时,通过测量加热功率$P$,可以得到热流量$Q = P$。

将这些测量值代入上述公式,即可计算出材料的导热系数$\lambda$。

三、实验设备1、导热系数测量仪:包括加热装置、冷却装置、温度传感器、测量电路等。

2、待测样品:本实验选用了几种常见的材料,如铜、铝、橡胶等。

3、游标卡尺:用于测量样品的尺寸。

四、实验步骤1、准备样品用游标卡尺测量样品的厚度、长度和宽度,记录测量值。

确保样品表面平整、无缺陷,以保证良好的热接触。

2、安装样品将样品放置在导热系数测量仪的两个热板之间,确保样品与热板紧密接触。

调整热板的位置,使样品处于均匀的温度场中。

3、设定实验参数设置加热板的温度$T_1$ 和冷却板的温度$T_2$,通常$T_1 T_2$ 的差值在一定范围内。

木板导热系数实验报告

木板导热系数实验报告

木板导热系数实验报告实验报告:木板导热系数实验1. 实验目的:通过测量和计算木板在不同温度条件下的导热系数,了解木板的导热性能。

2. 实验原理:热传导是物质内部热能传递的一种方式,其传热速率与物质的导热系数有关。

导热系数是物质导热性能的一个基本参数,反映了物质导热性能的好坏。

本实验通过测量木板的导热性能,了解木材导热系数的大小。

3. 实验设备和材料:- 实验平台- 温度计- 木板- 定时器- 温度计夹子- 温度计支架- 线圈加热器4. 实验步骤:步骤1:设置实验平台,确保平台水平稳定。

步骤2:将线圈加热器放置在实验平台上,并调整加热器的位置,使其能够均匀加热木板。

步骤3:将温度计插入木板中,并用温度计夹子固定温度计在木板上方。

步骤4:将温度计夹子与温度计支架连接,保持温度计支架稳定。

步骤5:根据实验需要,设置初始温度,使用定时器控制加热时间。

步骤6:开始记录实验数据,包括初始温度、加热时间和温度变化。

步骤7:当温度稳定时,停止加热,并记录停止加热时的温度。

步骤8:根据实验数据,计算木板的导热系数。

5. 实验结果及分析:将实验数据整理成如下表格:初始温度()停止加热时温度()加热时间(s)温度变化()20 70 300 5030 80 400 5040 90 500 5050 100 600 50根据实验数据计算木板的导热系数:首先,根据热传导定律,导热速率Q与导热系数λ、温度变化ΔT、加热时间Δt 以及木板截面积A有关,即Q=λ(AΔT/Δt)。

假设木板截面积A为1平方米,代入实验数据并取四组实验数据的平均值,计算得到导热系数λ的值。

导热系数λ= (Q*Δt)/(A*ΔT) = ((λ1(AΔT1/Δt1) + λ2(AΔT2/Δt2) + λ3(AΔT3/Δt3) + λ4(AΔT4/Δt4))/4)/(A*ΔT) = (λ1(ΔT1/Δt1) + λ2(ΔT2/Δt2) + λ3(ΔT3/Δt3) + λ4(ΔT4/Δt4))/4根据实验数据计算得到的导热系数的平均值为λ=1.25 J/(m·s·K)。

综合导热系数实验报告

综合导热系数实验报告

综合导热系数实验报告实验目的本次实验旨在测量材料的综合导热系数,以了解材料的导热性能,并通过实验数据对比不同材料的导热性能。

实验原理综合导热系数是指材料在单位面积上,单位时间内通过的热量与温度差之比。

可以通过实验测量导热系数,即在相同条件下,测量不同材料的热传导过程,从而得到材料的导热性能。

实验中,我们使用一个导热仪,该仪器由一个热源和两个温度传感器组成,可以测量材料上下表面的温度差,以及通过的热量。

通过对多个材料进行实验,我们可以得到不同材料的导热系数,并进一步了解材料的导热性能。

实验步骤1. 准备不同材料的样品,样品的尺寸和质量应相同,以保证实验条件的一致性。

2. 将待测样品固定在导热仪上,并保证样品与传感器的接触良好,以减小传热阻尼。

3. 打开导热仪,设定初始温度,确保温度稳定在设定值。

4. 记录样品上下表面的温度差,以及通过的热量。

5. 更换待测材料,重复步骤2-4,直到所有材料实验完成。

6. 对实验数据进行处理和分析,计算每个材料的导热系数。

实验数据我们选取了三种常见材料进行实验:铝、铜和玻璃。

实验数据如下表所示:材料温度差()通过的热量(J)-铝10 200铜8 160玻璃 5 100数据处理与分析根据实验数据,我们可以计算每种材料的导热系数。

导热系数(λ)的计算公式如下:λ= (Q ×d) / (A ×ΔT)其中,Q为通过的热量,d为样品的厚度,A为样品的横截面积,ΔT为样品上下表面的温度差。

假设样品的厚度为1cm,横截面积为1平方厘米,则可以得到以下结果:铝的导热系数:λ= (200 ×0.01) / (1 ×10) = 0.2 W/m·K铜的导热系数:λ= (160 ×0.01) / (1 ×8) = 0.2 W/m·K玻璃的导热系数:λ= (100 ×0.01) / (1 ×5) = 0.2 W/m·K根据计算结果可知,铝、铜和玻璃的导热系数均为0.2 W/m·K。

导热系数的测量实验实训报告doc

导热系数的测量实验实训报告doc

导热系数的测量实验实训报告 .doc 导热系数测量实验实训报告一、实验目的本实验旨在通过测量物质的导热系数,深入理解导热系数的物理意义和影响因素,掌握导热系数测量的基本原理和方法,提高实验操作技能和数据处理能力。

二、实验原理导热系数是描述物质导热性能的重要参数,其大小反映了物质在单位时间内、单位温度差下通过单位面积的热流量。

根据傅里叶导热定律,稳态导热过程中,单位时间内通过单位面积的热流量Q与温度梯度ΔT成正比,与传热面积A和材料热阻R成反比,可用公式表示为:Q = -λAΔT/R其中,λ为导热系数,A为传热面积,R为材料热阻。

因此,通过测量热流量Q、温度梯度ΔT和传热面积A,可以计算出材料的导热系数λ。

三、实验步骤1.准备实验器材:导热系数测量仪、加热器、温度传感器、样品杯、天平、砝码、镊子、电源线等。

2.安装实验器材:将加热器放置在样品杯中央,将温度传感器插入加热器侧壁,将样品杯放置在导热系数测量仪平台上。

3.准备样品:选取具有不同导热系数的物质,如金属、陶瓷、塑料等,将其研磨成粉末,用天平称取一定质量,置于样品杯中。

4.开始测量:连接电源线,打开导热系数测量仪电源开关,设置加热器温度、测量时间等参数,启动测量程序。

5.记录数据:观察实验过程中温度变化情况,记录各个时间点的温度值。

6.数据处理:根据实验数据,计算导热系数,分析实验结果。

四、实验结果与分析1.数据记录:将各个时间点的温度值记录在表格中,计算温度梯度ΔT和热流量Q。

2.导热系数计算:根据公式λ = Q/(AΔT),计算物质的导热系数。

将计算结果记录在表格中。

3.结果分析:比较不同物质的导热系数大小,分析导热系数的影响因素。

可以从物质的结构、分子排列、分子量等方面进行讨论。

例如,金属的导热系数普遍较高,因为金属晶体中存在大量的自由电子,可以快速传递热量;而塑料和陶瓷的导热系数相对较低,因为它们存在大量的分子间空隙和缺陷,阻碍了热量的传递。

导热系数的测定(完整版)

导热系数的测定(完整版)
2.选择θ20前后四个数据记如下表,并采用逐差法求散热盘P在温度为θ20时的冷却速率
△θ/△t|θ2=θ20,其中△t=120S.
T/s
0
30
60
90
120
150
180
210
θ2/mV
七,数据处理
1.原始数据必需重新抄入实验报告数据处理部分的正文中,再进行具体处理,注意各测量量的单位;
2.采用逐差法求黄铜盘在温度为 时的冷却速率 ,Δt = 120 S
导热系数是单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度是反映材料导热性能的重要参数之一其值等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时在单位时间内通过单位面积所传递的热量单位是瓦?米12实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数
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深圳大学实验报告
课程名称:大学物理实验(一)
实验名称:实验14导热系数的测定
4.计算橡胶板的导热系数λ,与标准值 比较,并给出λ测量结果;
5.给出实验结论。
测量结果参考值:
1.DB, hB, DC, hC测量参考值:
橡胶板直径 =131.77 mm橡胶板厚度 =8.25 mm
黄铜盘直径 =130.02 mm黄铜盘厚度 =7.66 mm
黄铜盘质量m=896.2 g黄铜比热C= 3.77×102J/kg.k
3.测量黄铜盘的冷却速率。保持稳态时散热板的环境:
a.电风扇一直工作。
b. 附近的冷却速率。
六、数据记录:
组号:;姓名
1.记录橡胶盘、黄铜盘的直径、高度(DB、Hb、DC、HC),记录相应结果
测量次数
1
2
3
4
5
平均值
所用测量仪器

导热系数实验报告..(20190516150337)

导热系数实验报告..(20190516150337)

导热系数实验报告..(20190516150337)一、【实验目的】用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。

二、【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块T 1ABC冰水混合物T 2测1测1 测2表风扇220V电源110V 输入数字电压表调零测2导热系数测定仪FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置三、【实验原理】1、良导体(金属、空气)导热系数的测定根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为θ1、θ2 的平行平面(设θ1>θ2),若平面面积均为S,在t 时间内通过面积S的热量Q 免租下述表达式:Q ( )St h(3-26-1)式中,Qt为热流量;即为该物质的导热系数,在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1 个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是W (m K )。

在支架上先放上圆铜盘P,在P 的上面放上待测样品B,再把带发热器的圆铜盘 A 放在B 上,发热器通电后,热量从 A 盘传到 B 盘,再传到P 盘,由于A,P 都是良导体,其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2,θ1、θ2 分别插入 A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。

热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G,切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。

由式(3-26-1)可以知道,单位时间内通过待测样品 B 任一圆截面的热流量为Q t ( 1 )2hB2RB(3-26-2)式中,R B 为样品的半径,h B 为样品的厚度。

当热传导达到稳定状态时,θ1 和θ2 的值不变,遇事通过 B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T2 的散热速率来求出热流量Qt。

实验中,在读得稳定时θ1 和θ2 后,即可将B 盘移去,而使 A 盘的底面与铜盘P 直接接触。

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量实验报告

导热系数的测量(一)【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数,并与理论值进行比较。

【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块【实验原理】根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为T 1、T 2的平行平面(设T 1>T 2),若平面面积均为S ,在t ∆时间内通过面积S 的热量Q ∆免租下述表达式:hT T S t Q )(21-=∆∆λ (3-26-1) 式中,tQ ∆∆为热流量;λ即为该物质的导热系数,λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是)(K m W ⋅。

在支架上先放上圆铜盘P ,在P 的上面放上待测样品B ,再把带发热器的圆铜盘A 放在B 上,发热器通电后,热量从A 盘传到B 盘,再传到P 盘,由于A,P 都是良导体,其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度T 1、T 2,T 1、T 2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。

热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G ,切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。

由式(3-26-1)可以知道,单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为221)(B BR h T T t Q πλ-=∆∆ (3-26-2) 式中,R B 为样品的半径,h B 为样品的厚度。

当热传导达到稳定状态时,T 1和T 2的值不变,遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量tQ ∆∆。

实验中,在读得稳定时T 1和T 2后,即可将B 盘移去,而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。

当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的T 2值若干摄氏度后,在将A 移开,让P 自然冷却。

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一、【实验目的】用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。

二、【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品(橡胶盘、铝芯)、冰块三、【实验原理】1、良导体(金属、空气)导热系数的测定根据傅里叶导热方程式,在物体内部,取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为θ1、θ2的平行平面(设θ1>θ2),若平面面积均为S ,在t ∆时间内通过面积S 的热量Q ∆免租下述表达式:hS t Q )(21θθλ-=∆∆ (3-26-1) 式中,tQ∆∆为热流量;λ即为该物质的导热系数,λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是)(K m W ⋅。

在支架上先放上圆铜盘P ,在P 的上面放上待测样品B ,再把带发热器的圆铜盘A 放在B 上,发热器通电后,热量从A 盘传到B 盘,再传到P 盘,由于A,P 都是良导体,其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度θ1、θ2,θ1、θ2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 来测量。

热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中,通过“传感器切换”开关G ,切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。

由式(3-26-1)可以知道,单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为冰水混合物电源输入 调零数字电压表 FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表T 2T 1220V110V导热系数测定仪测1测1 测2测2 表 风扇A B C图4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置221)(B BR h t Q πθθλ-=∆∆ (3-26-2) 式中,R B 为样品的半径,h B 为样品的厚度。

当热传导达到稳定状态时,θ1和θ2的值不变,遇事通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速率相等,因此,可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量tQ∆∆。

实验中,在读得稳定时θ1和θ2后,即可将B 盘移去,而使A 盘的底面与铜盘P 直接接触。

当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的θ2值若干摄氏度后,在将A 移开,让P 自然冷却。

观察其温度θ随时间t 变化情况,然后由此求出铜盘在θ2的冷却速率2θθθ=∆∆t,而2θθθ=∆∆tmc,就是铜盘P 在温度为θ2时的散热速率。

2、不良导体(橡皮)的测定导热系数是表征物质热传导性质的物理量。

材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数数值都有明显的影响,因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。

测量导热系数在这里我们用的是稳态法,在稳态法中,先利用热源对样品加热,样品内部的温差使热量从高温向低温处传导,样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动;适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态,则待测样品内部可能形成稳定的温度分布,根据这一温度分布就可以计算出导热系数。

而在动态法中,最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的,如呈周期性的变化,变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响,与导热系数的大小有关。

本实验应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数,学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。

1898年C .H .Le e s .首先使用平板法测量不良导体的导热系数,这是一种稳态法,实验中,样品制成平板状,其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触,下端面与一均匀散热体相接触。

由于平板样品的侧面积比平板平面小很多,可以认为热量只沿着上下方向垂直传递,横向由侧面散去的热量可以忽略不计,即可以认为,样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度,在同一平面内,各处的温度相同。

设稳态时,样品的上下平面温度分别为12θθ,根据傅立叶传导方程,在t ∆时间内通过样品的热量Q ∆满足下式:Sh t QB21θθλ-=∆∆ (1) 式中λ为样品的导热系数,Bh 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B d ,则半径为B R ,则由(1)式得:221B B R h t Q πθθλ-=∆∆ (2)实验装置如图1所示、固定于底座的三个支架上,支撑着一个铜散热盘P ,散热盘P可以借助底座内的风扇,达到稳定有效的散热。

散热盘上安放面积相同的圆盘样品B ,样品B 上放置一个圆盘状加热盘C ,其面积也与样品B 的面积相同,加热盘C 是由单片机控制的自适应电加热,可以设定加热盘的温度。

当传热达到稳定状态时,样品上下表面的温度1θ和2θ不变,这时可以认为加热盘C 通过样品传递的热流量与散热盘P 向周围环境散热量相等,因此可以通过散热盘P 在稳定温度2θ时的散热速率来求出热流量Q t ∆∆。

实验时,当测得稳态时的样品上下表面温度1θ和2θ后,将样品B 抽去,让加热盘C 与散热盘P 接触,当散热盘的温度上升到高于稳态时的2θ值20℃或者20℃以上后,移开加热盘,让散热盘在电扇作用下冷却,记录散热盘温度θ随时间t 的下降情况,求出散热盘在2θ时的冷却速率2θθθ=∆∆t,则散热盘P 在2θ时的散热速率为:2θθθ=∆∆=∆∆tmc t Q (3) 其中m 为散热盘P 的质量,c 为其比热容。

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:()()PPPPP Ph R Rh R Rtmc t Q ππππθθθ222222++∆∆=∆∆= (4)其中pR 为散热盘P 的半径,ph 为其厚度。

由(2)式和(4)式可得:()()PPP PP PBBh R Rh R R tmcd h ππππθπθθλθθ2224222212++∆∆=-= (5)所以样品的导热系数λ为:()()()22112222B B P P P P R h h R h R tmcπθθθλθθ-++∆∆== (6)四、【实验步骤】1、金属导热系数的测定根据上述装置,由傅里叶导热方程可知,通过待测样品B 盘的热流量,t Q∆∆ 为:221B BR h tQ πθθλ-=∆∆,实验时,当热传达到稳态时,θ1、θ的值将稳定不变,这时可以认为发散盘A 通过圆盘样品上平面传入的热量与由散热盘向周围环境散热的速率相等。

因此可通过散热盘P 在稳定温度θ时的散热速率求出热流量tQ∆∆,方法如下,当读得稳态时的θ1、θ2后,将样品B 盘抽去,让发热盘A 的底面与散热盘P 直接接触,使盘P 的温度上升到比θ2高出1mV 左右时,再将发热盘A 移开,附上原盘样品(或绝缘圆盘),让散热盘P 冷却电扇仍处于工作状态,每隔30秒钟读一下散热盘的温度示值,选取邻近θ2的温度数据,求出,铜盘P 在θ2的冷却速率2θθθ=∆∆t,则 tQtmc∆∆=∆∆=2θθθ 就是散热在θ时的散热速率,带入式(2)得:221)(2R htmc⨯⨯-⨯∆∆==πθθθλθθ (3)(3)式中,m 为铜盘质量,C 为铜的比热容。

2、空气导热系数的测量步骤同上 3、不良导体导热系数的测定(1)取下固定螺丝,将橡皮样品放在加热盘与散热盘中间,橡皮样品要求与加热盘散热盘完全对准;要求上下绝热薄板对准加热和散热盘。

调节底部的三个微调螺丝,使样品与加热盘、散热盘接触良好,但注意不宜过紧或过松:(2)按照图1所示,插好加热盘的电源插头;再将2根连接线的一端与机壳相连,另一有传感器端插在加热盘和散热盘小孔中,要求传感器完全插入小孔中,并在传感器上抹一些硅油或者导热硅脂,以确保传感器与加热盘和散热盘接触良好。

在安放加热盘和散热盘时,还应注意使放置传感器的孔上下对齐 (注意:加热盘和散热盘两个传感器要一一对应,不可互换)(3)接上导热系数测定仪的电源,开启电源后,左边表头首先显示从FDHC ,然后显示当时温度,当转换至b= = ·=时,用户可以设定控制温度。

设置完成按“确定”键,加热盘即开始加热。

右边显示散热盘的当时温度。

(4)加热盘的温度上升到设定温度值时,开始记录散热盘的温度,可每隔一分钟记录一次,待在1 0分钟或更长的时间内加热盘和散热盘的温度值基本不变,可以认为已经达到稳定状态了。

(5)按复位键停止加热,取走样品,调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好,再设定温度到80℃,加快散热盘的温度上升,使散热盘温度上升到高于稳态时的2θ值20℃左右即可。

(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)记录一次散热盘的温度示值,由临近2θ值的温度数据中计算冷却速率2t θθθ∆=∆。

也可以根据记录数据做冷却曲线,用镜尺法作曲线在2θ点的切线,根据切线斜率计算冷却速率。

(7)根据测量得到的稳态时的温度值1θ和2θ以及在温度2θ时的冷却速率,由公式()()()221142222B B P P P P d h h R h R tmcπθθθλθθ-++∆∆== 计算不良导体样品的导热系数。

五、【实验数据处理】1、金属导热系数实验数据处理实验前测得室温t=℃;散热盘B 的直径为2R B =,即半径R B =,厚度为h B =,质量m B =加热盘A 的直径为2R A =,即半径R A =。

铜的比热容c =(g ·K )。

1、用TC —3型固体导热系数测定仪来测量空气的热导率. h C =㎜(所测得数据如下)稳态时T 1、T 2的数据(每隔2分钟记录) 将数据代入公式2211Rh t mcπθθθλ⨯-⨯∆∆= 得λ=11--⋅⋅k m w 2、空气导热系数实验数据处理稳态时T 1、T 2的数据(每隔2分钟记录)将数据代入(c )可算出λ=×10-2W/(m?℃) 3、橡胶导热系数实验数据处理样品:橡胶; 室温: 18 ℃;散热盘比热容(黄铜):C= J /(Kg ·K); 散热盘质量:m= g ;散热盘P 的厚度P h = mm ; 散热盘P 的半径:P R = mm ;橡皮样品厚度B h = mm ; 橡皮样品直径B d = *2 mm ;稳态时(1 0分钟内温度基本保持不变,样品上表面的温度示值1θ= ℃,样品下表面温度示 值2θ= ℃。

每隔30秒记录一次散热盘冷却时的温度示值,如下表:2θθθ=∆∆t﹦作冷却曲线得到:将以上数据代入公式(6)计算得到:()()()221142222B B P P P P d h h R h R tmcπθθθλθθ-++∆∆===×10∧﹙﹣4﹚cal /﹙s?cm?℃﹚=/﹙m?℃﹚【实验总结】:由实验数据可得铜的导热系数最大,导热性能最好,空气的导热系数最小,不良导体的导热系数居中。

1、实验误差 ⑴、黄铜的导热系数λ= 11--⋅⋅k m w ,110401--⋅⋅=k m w λ;%10000⨯-=λλλδ==⨯-%10040140128.407% ⑵、空气的导热系数λ= ×10-211--⋅⋅k m w ,o λ=210-⨯11--⋅⋅k m w ;%10000⨯-=λλλδ=%1001061.21061.21002.3222⨯⨯⨯-⨯---=% (3)、不良导体(橡皮)的导热系数数据处理=λ11--⋅⋅k m w ,0λ=11--⋅⋅k m w ;%10000⨯-=λλλδ==⨯-%1002.02.021.05% 2、误差产生的原因①实验中电压读数误差为,游标卡尺的测量误差为。

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