不良导体热导率实验报告
不良导体热导率的测定实验报告
不良导体热导率的测定实验报告实验目的：1.了解不良导体的概念与特性；2.理解热导率的定义与计算方法；3.通过实验测定不良导体的热导率。
实验原理：不良导体是指导热性能较差的材料，其热导率远低于金属等良导体。
热导率是衡量材料导热性能的物理量，通常用λ表示。
热导率的单位为W/(m·K)，表示单位时间内单位长度材料导热的能量。
热流量是指单位时间内通过单位面积传导的热量，可用下式表示：q=λ·ΔT/d其中，q为热流量，λ为热导率，ΔT为温度差，d为热传导路径。
实验中，我们将使用一个热传导装置来测定不良导体的热导率。
具体而言，装置包含一个维持恒定温度的热源和一个铜棒，通过测量铜棒上的温度分布来计算热导率。
实验步骤：1.将热源温度设置为所需温度，保持稳定；2.将铜棒与热源接触，等待一段时间，使铜棒温度达到稳定；3.在铜棒上选取多个位置，使用温度计测量相应位置的温度，记录数据；4.根据测得的温度数据，计算热流量的梯度和热导率。
实验数据：温度测量位置温度（℃）1 202 403 604 805 1006 1207 1408 160实验结果与分析：根据测得的温度数据，我们可以计算出不同位置的温度差ΔT，并根据实验原理中的公式计算出相应位置的热流量q。
通过绘制q与位置之间的关系图，可以得到一个本质上线性的曲线，且曲线的斜率正比于热导率λ。
根据实验数据计算得到的热流量如下：位置热流量（W）1-2 102-3 103-4 104-5 105-6 106-7 107-8 10绘制热流量与位置之间的关系图，可以得到一条直线，从而确定热导率λ。
实验结论：通过本次实验，我们成功地测定了不良导体的热导率。
实验结果表明，不良导体的热导率远低于金属等良导体，这也说明了不良导体在绝缘材料、隔热材料等领域的应用潜力。
同时，通过实验测定的热导率数据，可以进一步分析不良导体的导热特性，为相关领域的热工设计提供依据。
不良导体热导率的研究报告
实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：不良导体热导率的测量一、实验目的1.了解热传导现象的物理过程2.学习用稳态平板法测量不良导体的热导系数3.测量铜盘的散热速率二、实验原理图1是不良导体热导系数测量装置的原理图。
各部分为：A-传热圆筒、B-待测样品、C-铜盘、D-底座、E-红外灯、G-数字电压表、H-单刀双掷开关、J-杜瓦瓶。
为保证传热稳定，传热圆筒A、待测样品B和散热铜盘C三者的表面密切接触，如图2所示。
温度用热电偶的温差电动势表示，杜瓦瓶装有冰水混合物，为热电偶提供参考温度。
实验中，维持待测盘的上表面A有稳定温度，下表面铜盘C有恒定温度（侧面近似绝热）。
根据(1)式，在稳态时通过样品的传热速率可以写为，(2)式中为样品的厚度，为样品上表面的面积（为样品盘的半径），为待测样品盘的上、下表面的温度差，为导热系数。
在稳态条件下(和的值恒定不变)，通过待测样品盘B的传热速率与铜盘C向周围环境散热的速率相等，即(2)式中的铜盘C在稳态条件下的散热速率，可以通过铜盘C的在不与样品接触时的自由散热速率（附近）得到。
由于铜盘C的稳态散热面积为，自由散热面积为，因此，(3)其中和分别是铜盘C的半径和厚度。
根据比热容的定义，自由散热速率可写为，(4)其中和分别为铜盘C的质量和比热容，为铜盘C的冷却速率。
由式(2)、(3)和(4)可得样品B的导热系数为：(5)因此只要测出铜盘C的自由冷却速率，代入相关的参数即可求出样品的导热系数。
本实验用数字电压表测得的热电偶的温差电动势表示温度。
热电偶的温度-电压系数是定值，根据(5)式可知，只需测定电压以及电压的变化率，不需计算具体的温度值。
加热装置通过自耦调压器和红外灯来实现。
通过维持加热电压等于110V，待系统达到稳态，记录稳态下铜盘C的电压值，然后测量铜盘C在该稳态电压值附近的自由散热系数，结合质量、厚度等参数即可得到该稳态下的样品的导热系数。
三、实验仪器：2.不良导体热导率的测量3.实验仪器：导热系数测量仪、杜瓦瓶、自耦调压器、数字电压表、秒表、游标卡尺、橡胶盘四、实验内容：测量橡胶盘的导热系数1.用游标卡尺测量铜盘和橡胶盘的直径和厚度，记录表格1；2.打开主仪器放大图，把红外灯上移（需先断开红外灯的连线5），同时把保温桶移开（需先断开加热盘的连线1），然后把橡胶盘放置在铜盘C上，最后移回保温桶和红外灯；3.按图7连接电路；4.双击“数字电压表”，并调零和选择量程（）；5.双击“自耦调压器”，把电压调至，等待样品导热达到稳态；等待过程中不断切换单刀双掷开关，并观察测量值，如果在10分钟内加热盘和散热盘的温度基本没有变化，则可认为达到稳态（为缩短达到稳态时间，可先将红外灯电压调至左右，大约5分钟后再将到）；记录稳态下加热盘A的电压和铜盘C的电压7.移开红外灯（需先断开红外灯的连线5）和保温桶（需先断开加热盘的连线1），取出橡胶盘，再把红外灯和保温桶复位，并连接好线；8.使铜盘C加热至高于稳态温度10度左右（电压增加约，建议不要高太多，否则降温值需要较长时间）；9.把调压器电压减小为0，移开红外灯和保温桶，让铜盘C自由冷却，每隔30s记录一次电压值，选择最接近前后的6个数据，记录表格2；10.用逐差法求出铜盘C的冷却速率，并计算橡胶盘的导热系数；用作图法求出冷却速率五、数据记录：表1 铜盘和橡胶盘的尺寸测量铜盘质量：，橡胶盘质量：铜的比热容：测量次数 1 2 3 平均值铜盘直径(mm) 128.32 128.32 128.34 128.32铜盘厚度(mm) 7.14 7.16 7.14 7.14 橡胶盘直径(mm) 130.08 130.08 130.06 130.07 橡胶盘厚度(mm)8.128.128.148.12表2 铜盘的自由冷却速率测量 稳态时加热盘A 的温度对应的电压：稳态时铜盘C 的温度对应的电压：时间（s ） 030 60 90 120 150 180 210电压V_C(mV) 2.72 2.66 2.62 2.57 2.52 2.48 2.44 2.39时间（s ） 240 270 300 330 360 390 420 电压V_C(mV)2.38 2.34 2.29 2.26 2.22 2.18 2.14六、数据处理逐差法计算冷却速率，选择靠近平衡温度的六个温度点:0 30 60 90 120 150 2.722.662.622.572.522.48dT (2.48 2.62)(2.52 2.6)(2.57 2.72)0.001604/3*30*3mV s dt -+-+-==-导热系数的大小：()()2122 0.11/(*)2 (())C C dTB dt BC C R h mch W m k R T T R h λπ+=-=-+七、结果陈述：这个散热速率和时间符合线性规律 导热系数为0.11W/(m*k)八、实验总结与思考题试分析实验中产生误差的主要因素以及实验中是如何减小误差的？ 操作时间要准确，多次测量取平均值傅里叶定律中 (传热速率)是不易测准的量。
不良导体热导率的测定
计算样品的热导率 热导率。 2．计算样品的热导率。
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8
测量散热盘的散热速率
达到稳态后，将样品取下， 达到稳态后，将样品取下， 与散热盘A 让加热盘 C 与散热盘A 直接 接触，给散热盘加热。 接触，给散热盘加热。当散热 的温度比Ｔ 高出若干度后， 盘A的温度比Ｔ2高出若干度后， T2 移走加热盘C 散热盘A 移走加热盘C。散热盘A向周围 散热，在散热盘散热的过程中， 散热，在散热盘散热的过程中， 记录一次散热盘温度， 每6０秒记录一次散热盘温度， 测得散热盘温度随时间变化的 散热盘A 散热盘A的冷却曲线图 一组数据， 一组数据，利用该数据组绘制 冷却曲线。 冷却曲线。 dT ∆T
大学物理实验
不良导体 热导率的测量
1
简介 实验原理 实验内容 基本要求
2
简 介
热导率 ：描述物质热传导性质的一个物理量。 描述物质热传导性质的一个物理量。 描述物质热传导性质的一个物理量 在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的 方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态 方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态 法测量不良导体热导率。 测量不良导体热导率。 不良导体热导率 通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法, 通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法 掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法 体会使用参量转换法的设计思想，了解用 体会使用参量转换法的设计思想，了解用AD590集成温度 使用参量转换法的设计思想 集成温度 传感器测量温度的方法。 传感器测量温度的方法。 测量温度的方法
n=
A
dt
T2
=
∆t
9
哪个散热盘的散 热速率大？ 热速率大？
根据热流速率与暴露在空气 中的表面积大小成正比， 中的表面积大小成正比， 可知： 可知：
热学实验3 不良导体导热系数测定
实验三 不良导体导热系数测定导热系数(热导率)是反映材料热性能的物理量，导热是热交换（导热、对流和辐射）三种基本形式之一，是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各个研究领域的课题，要认识导热的本质和特征，就需要了解材料的导热机理。
而目前对导热机理的理解大多数来自固体物理的实验。
材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移，在金属中电子流起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。
因此，材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且与它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。
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测定，因此，在加热器、散热器、管道热传递设计等工程实践中具有实际意义。
1882年法国物理学家约瑟夫·付里叶(Joseph ·Fourier)奠定了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅里叶热传导定律基础之上，从测量方法来说，可分为两大类：稳态法和动态法，本实验采用的是稳态平板法测量材料的导热系数。
【实验目的】1．了解热传导的基本规律及散热速率的概念； 2．学习稳态平板法测定不良导体导热系数；3．掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法。
【实验仪器和用具】智能导热系数测定仪，调压器，热电偶，保温杯，电加热盘，游标卡尺，待测样品。
【实验原理】当温度不同的两个物体相接触，或物体内部温度梯度存在时，物体间或物体内部就会发生热传导现象。
描述热传导规律的基本方程——付里叶方程，即当热流在x 方向流动时，可用一维方程描述，其形式为 ：s xdtdQ d )d d (θλ-= （2-1）其中，dtdQ 为在d t 时间内，热流穿过面元s d 的传热速率，xd d θ是沿面元垂直方向的温度梯度，“—”表示热量传递方向是从高温传向低温方向。
λ为物体的导热系数，其物理含义是：在单位时间内，每单位长度上温度降低1K 时，单位面积上通过的热量。
不良导体的导热系数
T t
【实验步骤及内容】
在测量导热系数前应先对散热盘P和等测样 品的直径、厚度进行测量。 1．用游标卡尺测量待测样品直径和厚度， 各测5次。 2．用游标卡尺测量散热盘P的直径和厚度， 测5次，按平均值计算P盘的质量。也可直接 用天平称出P盘的质量。
【实验仪器】
不良导体导热系数测定仪 温度计（0~100℃，精确到0.1℃） 铜-康铜热电偶 天平、砝码 秒表
铜-康铜热电偶
数字电压表
不良导体导热系数测定仪
图3
热电偶
【实验原理】
根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两 个垂直与热传导方向、彼此间相距为L、温 度分别为T1、T2的平行平面(设T1>T2)，若平 面面积均为S，在t时间内通过面积S的热 量Q满足下述表达式： Q T1 T2 S Q t h （1） 式中 t 为热流量， 即为该物的热导率 （又称作导热系数）， 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 1 K 1 。
不良导体的导热系数 的测定
沙贝
不良导体导热系数的测定
【实验目的】 【实验仪器】
【实验原理】 【实验步骤及内容】 【数据处理】 【注意事项】 【思考题】
【实验目的】
1、掌握不良导体导热系数的测定方法—— 稳态平衡法。 2、测定不良导体（橡皮板）的导热系数。 3、学习用热电偶进行温度测量。 重点难点： 1．稳态法的理解； 2．导热系数测定仪的正确使用。
为热流量即为该物的热导率又称作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知道单位时间内通过待测样品b任一圆截面的热流为样品的厚度当热传导达到稳定状态时的值不变于是通过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后即可将b盘移去而使盘a的底面与铜盘p直接接触
不良导体的导热系数的测定
MCTH20 加热 上铜板 样品 下铜板
不良导体导热系数实验仪
加热 开关
Enter
+ + -
T1 T2
温度测量输入
Quit
【
实 验 内 容
】
3 打开主机背部电源开关，进入热平衡，打开加热开 打开主机背部电源开关，进入热平衡， 的数值在10分钟之内几乎不变化 分钟之内几乎不变化， 关，当T2的数值在 分钟之内几乎不变化，便可以视 为达到热平衡。记录热平衡时两盘的温度T 为达到热平衡。记录热平衡时两盘的温度 1、T2。
平衡温度以及冷却时时间、 表2.5.2 平衡温度以及冷却时时间、温度记录
热平衡时， 热平衡时，加热盘温度T1 = 冷却过程中，数据记录如下： 冷却过程中，数据记录如下：
散热盘温度T2 =
t i (s)
Ti T=T
2
t − 15 t − 10
t −5
t
T2
t + 5 t + 10 t + 15
(℃) (℃
热平衡 列表
再升温 冷却
曲线
开机后LCD显示 图2.5-4 开机后 显示
热平衡过程LCD显示 图2.5-5 热平衡过程 显示
【
实 验 内 容
】
4 热平衡后，关闭加热开关，按“QUIT”键退出，将样 热平衡后，关闭加热开关， 键退出， 键退出 品从铜板中间取出，让上铜盘贴近下铜盘，然后进入“ 品从铜板中间取出，让上铜盘贴近下铜盘，然后进入 再升温”选项直接加热下铜盘 打开加热开关）， 选项直接加热下铜盘（ ），当 再升温 选项直接加热下铜盘（打开加热开关），当T2 高于下铜盘平衡温度10度后 显示“OK”。如图 度后， 高于下铜盘平衡温度 度后，显示 。如图2.5-6所 所 箭头对应温度为下铜盘平衡温度。 示，箭头对应温度为下铜盘平衡温度。
不良导体热导率的测定实验报告
不良导热体一般用稳态热流法，条件符合的话也可以使用激光导热法，但是多次测试的结果差异较大。
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。
扩展资料：
注意事项：
1、注意各仪器间的连线正确，加热盘和散热盘的两个传感器要一一对应，不可互换。
2、温度传感器插入小孔时，要抹些硅油，并使传感器与铜盘接触良好。
3、导热系数测定仪铜盘下方的风扇做强迫对流换热用，可以减少样品侧面与底面的放热比，增加样品内部的温度梯度，从而减小误差，所以实验过程中，风扇一定要打开。
不良导体热导率的测定实验报告
大学物理实验不良导体热导率的测定实验.
不良导体热导率的测定实验.1,本次实验所测量的热导率λ,①实际上就是热容量;②是决定传热状态是否达到稳恒态的物理量;③是由绝缘材料传热性能所决定的物理量,但因要在稳恒态时才能测量,所以λ也与传热状态有关;④是完全由绝缘材料传热性能所决定的物理量,我们在稳恒态进行测量是为了使dT/dl=ΔT/Δl=(T2-T1)/l,这使测量和计算都大大简化,而不能说λ与稳恒态有关.试指出上述4种看法中,哪种正确?2,这种测λ的方法是否适用于测热的良导体?为什么?
4,热导率是一个材料的本征性能.λ= α* Cp * ρ（热扩散系数*热容量*密度）
用稳态法不太合适测量热的良导体,热的良导体热传导性能好,热量容易损失,使物体两表面的温度测量不准确.
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：
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篇二：物理实验报告测量不良导体的导热系数测量不良导体的导热系数
林一仙
一实验目的
1、用稳态平板法测量不良导体的导热系数
2、用物体的散热速率求传热速率
3、掌握热电偶测量温度的方法
二实验仪器
导热系数仪、杜瓦瓶，热电偶、FPZ-1型多量程直流数字电压表、游标卡尺、停表。
不良导体导热系数实验报告
不良导体导热系数实验报告不良导体导热系数实验报告导热系数是衡量物质传导热量能力的重要参数。
在日常生活中，我们经常接触到导热系数高的材料，如金属，而很少关注导热系数低的材料，如不良导体。
不良导体的导热系数较低，导热性能较差，因此在一些特殊场合中具有重要的应用价值。
本实验旨在通过测量不良导体的导热系数，探究其导热性能的特点。
实验材料和仪器包括不良导体样品、热电偶、热电偶转换器、温度计、电源、电阻、导线等。
实验过程分为两个部分，首先是测量不良导体的导热系数，然后是分析实验结果和讨论。
实验步骤如下：首先，将不良导体样品切割成适当的尺寸，并仔细清洁表面，确保样品表面光滑无杂质。
然后，将热电偶插入样品中，一个接触样品的一侧，另一个端口与热电偶转换器相连。
接下来，将样品放置在一个恒定温度的环境中，同时记录样品表面和环境温度。
通过测量一段时间内的温度变化，计算不良导体的导热系数。
在实验结果分析和讨论部分，我们可以从以下几个方面来探讨不良导体的导热性能。
首先，不良导体的导热系数较低，这意味着它们在传导热量方面的效率较低。
这是由于不良导体的内部结构和原子排列方式导致的。
其次，不良导体的导热性能与温度有关。
一般来说，随着温度的升高，不良导体的导热系数也会增加，这是由于分子振动的增加导致热量更容易传导。
此外，不同材料的导热性能也存在差异，例如，聚苯乙烯的导热系数比木材要高，这是由于聚苯乙烯的分子结构不同于木材的纤维结构。
实验中还可以探究不良导体的导热性能与其热导率之间的关系。
热导率是导热系数与密度的乘积，它衡量了单位体积内传导热量的能力。
通过比较不同材料的热导率，我们可以进一步了解不良导体的导热性能。
此外，不良导体的导热性能对于一些特殊应用具有重要意义。
例如，在建筑材料中，不良导体的导热系数低可以有效减少热量的传导，提高建筑物的保温性能。
在电子器件中，不良导体可以用作绝缘材料，防止热量传导引起的电子元件故障。
综上所述，不良导体的导热系数实验可以帮助我们了解不良导体的导热性能特点。
不良导体热导率的测定实验报告
实验名称：不良导体导热系数的测定目的：1.学习一种测量不良导体热导率的方法。
2.学习导热系数实验仪。
为了准确测量加热板和散热器的温度，两个传感器应涂导热硅脂或硅油，以使传感器与加热板和散热板完全接触；另外，在加热橡胶样品时，为了达到稳定的传热效果，调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热板和散热板紧密接触，注意不要有气隙。
在中间;并且不要将螺丝拧得太紧而影响样品的厚度。
2.导热系数实验仪的铜板下方的风扇用于强制对流传热，以减小样品侧面和底部之间的放热率，增加样品内部的温度梯度，从而减少实验误差。
因此，在实验期间必须打开风扇。
[实验原理]导热系数是表征材料导热系数的物理量。
材料结构的变化和杂质的不同对材料的热导率有明显的影响，因此材料的热导率经常需要通过实验来测量。
测量导热系数的实验方法一般分为两种：稳态法和动态法。
在稳态方法中，首先使用热源加热样品。
样品内部的温差使热量从高温传递到低温。
样品中每个点的温度都会随着加热速度和传热速度的变化而变化。
通过适当控制实验条件和参数，可以平衡加热和传热的过程。
可以在室内形成稳定的温度分布，据此可以计算出导热系数。
在动态方法中，样品中的最终温度分布会随时间变化，例如周期性变化。
变化的周期和幅度还受实验条件和加热速度的影响，并且与热导率有关。
在本实验中，通过稳态法测量了不良导体（橡胶样品）的热导率，并学习了通过物体的散热率计算出导热率的实验方法。
1898年首先通过平板方法（一种稳态方法）测量不良导体的热导率。
在实验中，将样品制成平板，其上端面与稳定的均匀加热体完全接触，而下端面与均匀的散热器接触。
由于板样品的侧面面积比板平面的侧面面积小得多，因此可以认为热量仅沿上下方向垂直传递，而从侧面散发的热量可以忽略不计。
也就是说，样品中样品平面的垂直方向上仅存在温度梯度，并且在同一平面中的各处温度都相同。
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。
不良导体热导率实验报告
导热率：热导率，又称"导热系数〃。
是物质导热能力的量度。
符号为入或K o英文:coefficient of thermal conductivity是指当温度垂直向下梯度为l°C/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量。
其具体定义为：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K ,则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率,其单位为瓦特•米-1-5T-1 ( W-m-1-K-l)。
如没有热能损失，对于一个对边平行的块形材料”则有E/t=AA ( 02-01) /i式中E是在时间t内所传递的能量，A为截面积八为长度，02 和01分别为两个截面的温度。
在一舟殳盾况下有：dE/dt二■入Ade/di定义：又称导热系数，反映物质的热传导能力，按傅立叶定律(见热传导)，其定义为单位温度梯度(在lm长度内温度降低1K )在单位时间内经单位导热面所传递的热量。
热导率入很大的物体是优良的热导体；而热导率小的是热的不良导体或为热绝缘体。
入值受温度影响，随温度增高而稍有增加。
若物质各部之间温度差不很大时，在实用上对整个物质可视入为一常数。
晶体冷却时，它的热导率增加极快。
各种物质的热导率数值主要靠实验测定，其理论估算是近代物理和物理化学中一个活跃的课题。
热导率一般与压力关系不大，但受温度的影响很大。
纯金属和大多数液体的热导率随温度的升高而降低，但水例外；非金属和气体的热导率随温度的升高而增大。
传热计算时通常取用物料平均温度下的数值。
此外，固态物料的热导率还与它的含湿量、结构和孔隙度有关。
一般含湿量大的物料热导率大。
如干砖的热导率约为0.27W/(m-K)而湿砖热导率为0.87W/(m-K)o物质的密度大，其热导率通常也较大。
金属含杂质时热导率降低，合金的热导率比纯金属低。
各类物质的热导率〔W/(m・K)〕的大致范围是：金属为50 ~ 415 ,合金为12 ~ 120 ,绝热材料为0.03 ~ 0.17 ,液体为0.17 ~ 0.7 ,气体为0.007 ~ 0.17,碳纳米管高达1000以上。
不良导体热导率的测定实验报告
不良导体热导率的测定实验报告一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律。
2、学习用稳态法测量不良导体的热导率。
3、掌握热电偶测温的原理和方法。
二、实验原理当物体内存在温度梯度时，热量会从高温处向低温处传递，这种现象称为热传导。
对于一个厚度为＄d$、横截面积为＄S$ 的平板状不良导体，在稳定传热状态下，通过该导体的热流量＄Q$ 与导体两侧的温度差＄＼Delta T$ 成正比，与导体的厚度＄d$ 成反比，与导体的热导率＄＼lambda$ 成正比，即：＄Q ＝＼frac{＼lambda S ＼Delta T}｛d}＄如果在一段时间＄＼Delta t$ 内通过导体的热量为＄Q$，则热导率＄＼lambda$ 可表示为：＄＼lambda ＝＼frac{Qd}｛S\Delta T ＼Delta t}＄在本实验中，采用稳态法测量热导率。
将待测的不良导体样品制成平板状，放置在加热盘和散热盘之间。
加热盘通过电热丝加热，使热量通过样品传递到散热盘。
当加热盘和散热盘的温度稳定后，样品内的传热达到稳定状态，此时通过样品的热流量等于散热盘在单位时间内散失的热量。
散热盘在稳定温度下的散热速率可以通过测量散热盘的冷却曲线来确定。
当散热盘的温度高于环境温度时，它会向周围环境散热，其散热速率与散热盘的温度和环境温度之差成正比。
三、实验仪器1、热导率测定仪：包括加热盘、散热盘、热电偶、数字电压表等。
2、秒表3、游标卡尺4、电子天平四、实验步骤1、用游标卡尺测量样品的厚度＄d$ 和直径＄D$，计算出样品的横截面积＄S ＝＼frac{＼pi D^2}｛4}＄，用电子天平称出样品的质量＄m$ 。
2、将样品放在加热盘和散热盘之间，安装好热电偶，确保热电偶的测量端与样品良好接触。
3、接通电源，调节加热功率，使加热盘和散热盘的温度逐渐升高。
观察数字电压表的读数，当加热盘和散热盘的温度稳定后（温度变化在一定时间内小于＄01^｛＼circ}C$），记录此时加热盘和散热盘的温度＄T_1$ 和＄T_2$ 。
不良导体的导热率的实验数据截图
一．数据采集结果：二．热导率的推导过程：公式：c λαρ=⋅⋅其中：α可确定热扩散率和分别为材料的比热容和密度束能量为Q 的脉冲光在0t =时刻照射在试样表面（试样为薄圆片状，脉冲光沿垂直于圆面的轴线方向辐照），且被试样均匀吸收，可以认为在距表面的微小距离l 内样品温升为：（9-1）（9-1）式中Q 为单位面积吸收的能量，为样品厚度且L l 。
当试样周围热损很小以至可以忽略时，可以认为侧面绝热，可用一维导热微分方程（9-2）来描述其物理过程，其中α就是试样材料的热扩散率。
由式（9-1）所列的边界条件和初条件，方程（9-2）的解为：（9-3） 在试样背面处温升可表示为：（9-4） 当t =∞时，()T L,t 达到最大，有m Q T cL ρ=。
定义()()mT l,t V L,t T =，，则： 2112(-1)(-)n n V exp n ω∞==+∑ （9-5）将（9-5）式作图表示，见图9-2。
令12V /=，求得。
将对应的时间记为12/t ，可得热扩散率：（9-6）进而有热导率：c ρ⎩⎨⎧=⋅⋅=0)0,()0,(x T l c Q x T ρ)()0(L x l l x <<<<L 22),(),(x t x T t t x T ∂∂=∂∂α)0(L x <<⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅+⋅⋅=∑∞=1222)ex p()()sin(cos 21),(n t L n L l n L l n L x n L c Q t x T αππππρL x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⋅⋅=∑∞=1222)ex p()1(21),(n n t L n L c Q t L T απρ22L t απω=38.1=ω212238.1t L πα=212238.1t L c πρλ⋅⋅⋅=。
不良导体热导率的测定
t
t T2
实验原理
所有面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的关系为 ：
Q mcT
t
t T2
部分面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的 关系为：
QmcT SS侧
t
t T2 2SS侧
不良导体 的热导率为：
2mB c(D hp4hP) T D B2(D P2hP)T (1T2)tTT2
T2
(8) 用游标卡尺和钢板尺分别测量样品和散热盘的直径和厚 度各六次填入数据记录表中。
(9) 用电子天平称量一次散热盘的质量并填入数据记录表中。
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数据记录与处理
一、数据记录
样品尺寸（见实验台标签）
稳态时加热盘 T1=_____，散热盘 T2=_____
散热盘冷却过程
t（s）
1 2 3 4 5 6 7 8 ……
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实验原理
二 稳态法测不良导体的热导率：
原理公式： QdT S
t
dxx0
关键是使样品内部形成稳定的传热状态。
稳态：经一段时间后，如果在样品的传热方向各截面的传热
速率ΔQ/Δt相同，那么样品内部将形成一个稳定的温度分布状态。
稳态时样品上下温度将各自停留在某个温度。传热速率ΔQ/Δt 和温度梯 度（dT/dt）是一个确定的值。
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实验内容及步骤
(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、散热盘完全对齐。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小孔上下对齐。 （注意：加热盘和散热盘两个传感器要一一对应，不可互换。 ）
不良导体热导率实验-大学物理仿真实验
不良导体热导率实验总分：100组卷人：系统管理员导热系数补充说明：1、实验预习测试时，5分钟之后会弹出计时窗口，提示离测试结束还剩5分钟，请大家不用在意，实验时间没有限制2、注意用游标卡尺测量完直径和厚度后，先把橡胶盘放到主仪器上再连线（注意看视频怎么操作），连好线路必须回到游标卡尺测量数据的上面点击确定连线的状态。
用110v加热达到稳定后也要确认状态。
3、散热速率可以由逐差法求出，选用数据接近平衡时散热盘温度Ｔ２（实际是看电压表示值），测量C盘降温过程中，因为初次实验不熟练，可以让加热的温度适当高一些（比如电压比平衡时V T2高1mV左右，这样可以保证开始计数时候还有足够高的温度（电压比平衡时V T2高0.42v左右），注意记录完数据后只取最靠近V T2的12个数据。
4、如果只能用云桌面作本实验的同学，因为卡顿问题可能导致计时不连续，无法测量每隔30秒对应的电压。
那么可以用下列给定数据来计算散热速率。
5、因为仿真软件里面误用铜盘和橡胶盘的质量和带入计算公式中的m铜质量去计算导热系数，因此默认的标准答案是偏大的，为了保证考试得分，请同学们计算导热系数最后结果时暂时用800g+200g=1kg 作为下面公式中的m铜去计算导热系数。
31222R 2h dT λm c h 2R (T1T2)(R h )dtR 2h m c h R 2(R h )11tC C B B C C C C B B C T C T T dV V V d ππ+=-+-+=+=铜铜铜铜 比热容取370.8J/kg -1℃-1（软件另一处给的数值是370.9 J/kg -1℃-1，这点差别不会影响结果是否正确的判定）。
一、填空题 共 2 小题 共 20 分1. (12分)单位时间内通过单位截面的热量为与此处的温度梯度满足如下关系式， 其中负号表示热量传递方向是从【1】到【2】，与温度梯度方向【3】。
A 高温区B 低温区C 相反D 相同标准答案：A;B;C2. (8分)物体内部温度不均匀时，就会有热量从高温处传递到低温处。
不良导体热导率实验报告
不良导体热导率实验报告实验目的：1.掌握热导率的基本概念与单位；2.了解不良（绝缘）导体的热导率与物质的特性之间的关系；3.通过实验验证不良导体的热导率较低的特点。
实验器材：1.实验用电热杯；2.不良导体样品；3.温度计；4.直尺。
实验原理：热导率是描述物质传热性能的物理量，表示单位面积上单位时间内由热量通过的能力。
它是热传导过程中热量从高温区域传递到低温区域的效率。
热传导的能力越强，热导率就越大。
实验步骤：1.将不良导体样品的两端贴上导热胶，使其与实验用电热杯完全接触；2.将实验用电热杯内装满水，并放置在桌面上；3.将温度计插入实验用电热杯中，预热一段时间，直到温度稳定在一个固定值；4.记录下实验用电热杯内水的温度稳定值T1；5.随后将不良导体样品放入实验用电热杯内；6.稍等一段时间，让不良导体样品与实验用电热杯内水达到热平衡；7.记录下实验用电热杯内水的温度稳定值T2；8.现场实验结束后，用排水的方法停止实验。
实验数据处理：1.计算实验用电热杯内水的温度差△T=T2-T1；2.计算实验用电热杯内水的热导率λ=Q/(A*△T)；其中，Q为实验用电热杯内水的热量，A为实验用电热杯的贴面积，△T为实验用电热杯内水的温度差。
实验结果与分析：通过实验测量，得到实验用电热杯内水的温度差△T为X度，实验用电热杯的贴面积为X平方米。
根据计算公式，由△T=T2-T1和λ=Q/(A*△T)可得到实验用电热杯内水的热导率λ为XW/(m·K)（注：W 代表瓦特，m为米，K为开尔文）。
通过对比实验结果以及参考标准，可以发现不良导体的热导率要远低于其他导体的热导率。
这是因为不良导体的分子结构比较复杂，以及其自由电子的迁移能力较差。
这导致了不良导体中电子在传导热量过程中碰撞频繁，能量损失巨大，进而导致热导率较低。
结论：通过对不良导体热导率的实验测量，我们发现不良导体的热导率较低。
这与其分子结构复杂、能量传递效率低下的特点相吻合。
(完整版)基于稳态法测不良导体的热导率的研究
北航物理实验研究性报告基于稳态法测不良导体的热导率的研究第一作者：学号：目录稳态法测量不良导体的热导率实验 ........................................................ 错误!未定义书签。
一、实验仪器 (2)二、实验原理 (3)三、实验步骤 (5)3.1实验准备 (5)3.1.1 连接实验器材 (5)3.1.2．加热并等待稳定时间 (5)3.1.3测量铜盘散热速率 (5)3.2测量数据 (6)四、实验数据再处理 (6)4.1原始数据的记录和处理 (6)4.2不确定度的计算： (8)4.3测量结果 (9)五．实验中的误差分析及讨论： (9)误差来源为： (9)5.1仪器误差 (9)5、2康-康铜热电偶数字电压表灵敏度误差 (9)5、3金属的热胀冷缩 (9)六．感想与结束 (10)摘要热导率，又称导热系数，反映物质的热传导能力。
按傅里叶定律（见热传导），其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量。
测量不良导体的热导率有稳态法和动态法，本文以”稳态法测不良导体的热导率”为实验内容，利用傅里叶导热方程式和铜盘的散热规律，测量样品的热导率。
实验原理简单，但是设计精巧。
最后是实验过后自己的思考和对实验的改进的建议。
关键词稳态法傅里叶导热方程式热电偶温差计一维传播一、实验仪器稳态法测不良导体热导率实验装置A —带电热板的发热盘B —螺旋头C —螺旋头D —样品支架E —风扇F —热电偶G —杜瓦瓶H —数字电压表 P —散热盘二、实验原理根据傅立叶导热方程式，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1θ、2θ 的平行平面（设1θ ＞2θ ），若平面面积均为S ，在t δ时间内通过面积S 的热量Q δ满足下述表达式：h S t Q21k δ δθθ-= (1) 式中tQ δ δ为热流量，k 即为该物质的热导率（又称作导热系数）。
不良导体的热导率
不良导体的热导率摘要物体导热性能的好坏，称为物体的热导率。
不同的物质，热导率值是不同的热导率大的称为热的良导体，热导率小的称为热的不良导体。
测定不良导体的热导率的方法是当样品两端达到稳态温度差时，样品的传热速率与散热盘从侧面和底面向周围散热的速率相等为依据。
由此测出散热盘在稳定温度时的散热速率，以此求出不良导体的热导率，测量物质热导率的方法有稳态法和动态法两种，它们以傅里叶热传导定律作为基础。
目录1.实验目的………………………………………………………………2.实验仪器………………………………………………………………3.实验原理………………………………………………………………4.实验内容与步骤………………………………………………………5.注意事项………………………………………………………………6.数据及处理…………………………………………………………7.问题讨论………………………………………………………………8.知识拓展………………………………………………………………引言：导热系数是表征物质热传导性质的物理量,是各类科学研究和工程设计的重要基础参数。
迄今为止,尚无法用纯理论的方法,导出物质(特别是固体)导热系数的精确计算公式。
研究材料的导热性质，在科学研究和工程应用中是一个重要课题，凡联系到新型材料的开发，设备及装置的热设计等方面都离不开它，对于不同材料的不同性质（非金属不良导体；金属良导体）可采用不同的测试研究方法。
因此材料的导热系数常需要由实验具体测定。
测量导导热系数的方法一般分两类：一类是稳态法，另一类是动态法。
在稳态法中，先利用热源在待测样品内形成一稳定的温度分布；然后进行测量。
在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如呈周期性的变化等。
本实验采用稳态法测定不良导体的导热系数。
【实验目的】（1）了解掌握热传导现象的物理过程。
（2）掌握用稳态法测量不良导体热导率的原理及方法。
（3）学会测定橡胶盘的热导率。
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不良导体热导率实验报告
先说基本原理：
（1）稳态法热导率测量原理是在被测试样所关心的热导率方向上形成一个稳定的温度差，然后测量这两个温度点之间的距离、温度差和热流密度，最终计算出这此平均温度（两个温度值取平均）下的等效热导率。
稳态法主要包括保护热板法和热流计法。
（2）动态热导率测量原理是在被测试样整体达到温度均匀和恒定后，在试样加载一个微小的温度扰动，通过检测此温度扰动波形，可以直接计算出被测试样在此恒定温度下的热导率。
动态法主要包括热线法、热带法、热盘法和激光脉冲法也算动态法。
由此可见，原理上的不同点是：稳态法时试样内有稳定的一维热流场，所以稳态法测量的热导率具有明显的方向性，热导率方向与热流方向相同。
而动态法则是则没有方向性，测量的是整个试样整体的平均热导率，所以动态法适合测量均质材料。
当然，激光脉冲法是个特例，只能测量方向向性热扩散率，然后根据密度和比热容算出测试方向上的热导率。
测试方法：
（1）稳态法测试方法核心就是要实现稳态法测试原理模型的各种边界条件。
尽管稳态法热导率测量计算公式简单，但边界条件的实现要达到很高的要求，比如绝热边界条件的实现等，所以稳态法测试设备比较庞大，不太适合小尺寸试样测试。
（2）动态法则相反，测试模型对边界条件没有太多的要求，只要试样尺寸足够大，试样测试前的温度恒定就可以，所以动态法热导率测试设备一般都相对比较简单。
但动态法的测试数据方法一般都比较复杂，甚至要进行复杂的数学公式进行各种修正。