热探针法测定烟草导热系数的实验研究

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热传导和导热系数的实验检测

热传导和导热系数的实验检测热传导是指热量在物体内部由高温区向低温区传递的过程。

它是固体、液体和气体内部热传递的主要方式。

热传导的实质是物体内部粒子（分子、原子或离子）的热运动造成的能量传递。

热传导的强弱用导热系数来衡量，导热系数是描述材料导热性能的一个物理量。

一、热传导的基本定律热传导的基本定律是傅里叶定律，可用公式表示为：[ q = -kA ]其中，( q ) 是单位面积的热流量（W/m^2），( k ) 是导热系数（W/m·K），( A ) 是物体的横截面积（m^2），( ) 是温度梯度（K/m）。

二、导热系数的定义和影响因素导热系数 ( k ) 是指在稳态热传导条件下，单位时间内通过单位面积、单位厚度的物质，由热传导引起的热量（W）。

导热系数受材料种类、温度、湿度、压力等因素的影响。

不同物质具有不同的导热系数，例如，金属的导热系数较大，而绝缘材料的导热系数较小。

1.稳态热传导法：通过在物体上施加稳定的热源，测量物体内部温度分布，从而计算导热系数。

2.瞬态热传导法：通过在物体上施加瞬态热源，测量物体内部温度随时间的变化，利用热传导方程求解导热系数。

3.热线法：利用一根直径很小的热线作为热源，将其插入物体内部，通过测量热线周围的温度分布，计算导热系数。

4.热波法：利用热波在物体内部的传播特性，通过测量热波的传播速度和温度分布，计算导热系数。

5.热流计法：利用热流计测量通过物体的热流量，结合物体几何尺寸和材料热容等参数，计算导热系数。

四、实验注意事项1.确保实验过程中物体表面温度分布均匀，避免局部热源对实验结果的影响。

2.减小实验过程中的热损失，如使用绝热材料覆盖物体表面。

3.测量温度时，要准确记录时间和温度值，避免误差。

4.实验过程中要严格遵循实验步骤和操作规范。

通过以上知识点，学生可以了解热传导和导热系数的基本概念、影响因素以及实验检测方法。

这有助于提高学生对热传导现象的认识，为后续相关课程的学习打下基础。

烟草导热系数与含水率堆密度的综合关系[论文资料]

第35卷第1期中　国　科　学　技　术　大　学　学　报Vol.35,No.1 2005年2月JOURNAL OF UNIVERSIT Y OF SCIENCE AN D TECHN OLOG Y OF CHINA Feb.2005文章编号:025322778(2005)0120124206烟草导热系数与含水率、堆密度的综合关系3陈则韶,陈建新,谭　洋,胡　芃,郭俊成(中国科学技术大学热科学与能源工程系,安徽合肥230027)摘要:综合了本课题组长期对烟草导热系数的研究成果,推导出了烟叶和烟丝堆积床等效导热系数与含水率及堆密度的关系式,其计算值与实验值很吻合,并给出了根据一般含湿状态的实验数据得到的若干种不同产地不同级别烟草导热系数基准参数.这一工作为建立烟草热物性数据库奠定了的基础,并推进了对多孔介质导热系数研究的深度.关键词:烟草;导热系数;含水率;堆密度中图分类号:T K39 文献标识码:A0　前言烟草生产和加工过程中需要对烟叶反复地烘烤、回潮、干燥和冷却.烟草(包括烟叶和烟丝)的导热系数是卷烟机械设计及卷烟工艺控制中的重要热物性数据.虽然过去有些零星测试数据和定性规律描述[1,2],但研究定量关系似不多.烟草是一种由植物纤维网组成的有方向性的多孔介质,实用中又表现为堆积床形式,其等效导热系数与烟草堆密度、湿度和堆积床形态等诸多因素有关,本文在对烟草热物性进行了一系列较深入研究的基础上[3,4],首次给出烟草堆积床等效导热系数与含水率、堆密度和堆积形态的综合关系式.1　物理及数学模型由实验可知,影响烟草堆积床等效导热系数的因素很多,其中主要因素有含水率、堆密度、烟草堆积床的状况(烟叶摆放方式、散乱度)、热流方向,还有烟草的温度等其它因素.烟草本身结构又很复杂,图1为扫描电子显微镜下不同放大倍数(100、300、2000倍)和拍摄角度的烟叶微观照片.可看出,烟叶的结构是由叶筋叶脉牵连的一片片纤维网组成,纤维网呈皱折状,为多层结构,网内部有孔洞,网层间有较大的空间.烟草的多层纤维多孔结构决定了烟草的导热系数各向异性.3收稿日期:2003211227基金项目:国家烟草专卖局资助项目(计划文件号:国烟科2000年第12号,合同号:(1223).作者简介:陈则韶,男,1943年生,工学博士,教授、博导.主要研究方向:量热技术和热物性测定、制冷空调技术、相变储能技术和材料制备过程中的热物理问题.E2mail:zschen@通过观察我们提出的模型是:烟草堆积床等效导热系数是由烟草片结合体和烟草片之间的空气的导热系数组成;烟草片结合体包含了烟草内部纤维、空气和水分,其中空气和水分存在于烟草内部纤维包络形成的空隙中.因此烟草堆积床的空气由两部分组成,一部分是烟草内部纤维包络形成的空隙中所包含的空气,另一部分是烟草片之间的空气层.为了便于推导,我们假定:图1　显微镜下的烟叶Fig.1　The photos of tobacco under microscope①烟草含水率的变化,只是改变了烟草内部纤维包络形成的空隙中水分与空气的体积比率,不会影响到烟草片这一结合体之外的空气层.即含水率越高,只是叶片空隙中的空气体积相对减少.②烟草导热系数的各向异性,只定向地分为两种,一种是在纤维网平面向(即与叶平面平行向),另一种是与叶面垂直向,即忽略纤维网平面向的导热系数的差异(这是由大量实验所验证的).1.1　烟草堆积床等效导热系数与含水率的关系据混合物等效导热系数指数定律关联式λTd =k d k w λv g g λv w w λv ss(1)式中,λTd 为烟草堆积床等效导热系数,脚注g 、w 、s 分别代表空气、水分与烟草固形物,v g 、v w 和v s 分别表示气体、水分和烟草固体物在堆积床中的体积占有率;k d 为堆积床形状系数,在此为固定值;k w 为接触系数湿度影响因子.当用湿态含水率W 表示时,烟草堆积床等效导热系数与含水率的关系[1]:λTd=λTd 0k wλwλgρTd 0ρw ·W1-W(2)其中λTd 0是烟草干态堆积床的等效导热系数;湿态含水率W ,定义式[4]为W =m w m w +m s =m wm Tw式中,m w 为烟草中绝对含水质量,m s 为无水烟草质量,m Tw 为含水烟草质量.式(2)中的k w与烟草的弹性模量有关,而弹性模量又与含水率有关.烟草干弹性足,则接触越松,空气层越厚,堆积床的等效导热系数就越小;烟草湿则变软,接触越紧,空气层越薄,堆积床的等效导热系数就越大.其值由实验值归纳确定.经过大量的实验数据归纳,可取:k w =1+0.5W.521第1期烟草导热系数与含水率、堆密度的综合关系1.2　烟草堆积床等效导热系数与堆密度的关系首先,烟叶堆积床又可分为整齐叠放和散乱堆放两类,如图2.整齐堆放(图2(a ),(b ))的烟叶堆积床又因热流对烟叶面的方向不同而表现出不同的堆积床等效导热系数,典型的有热流q 平行于叶面方向的并联热阻为主形式(纵向)和热流垂直于叶面方向的串联热阻为主形式(横向),散乱堆放(图2(c ))的堆积床介于这二者之间,烟丝属于散乱堆放的一种.图2　堆积床模型图Fig.2　The model of the accumulationbed图3　含水率12%时烟草等效导热系数与堆密度的关系Fig.3　The relationship between the thermal conductivityand cumulate density at the water ratio 12%of tobacco不论何种形式的烟草堆积床的等效导热系数都可视为由烟叶或烟丝的多孔结构物(含微观束缚空气)与烟叶或烟丝之间的空隙的空气的导热系数构成,只是由于堆积床的密度、烟叶摆放形式等不同,烟草和空气的导热系数贡献不同,堆积床的等效导热系数才不同.图2(a )、(b )、(c )三种情况的堆积床等效导热系数采用热阻法[5]求解.但对烟草堆积床而言,应该注意到烟草导热系数沿平面向和平面法向的异性,并把烟草纤维与内部空隙所包含的物质看成一个结合体,把烟片之间的空气作为另一热阻成分.由于烟草堆密度的改变首先只影响夹层空气隙,当烟草堆密度大于某一定值后空气层影响基本消失,烟草堆积床的等效导热系数表现为随堆密度增加而线性增加的关系.不同形式烟草堆积床的等效导热系数与堆密度的关系,见图3.烟草堆积床等效导热系数λTd 可以表示为:λTd =λTd 0+ΔλTd (3)式中,λTd 0为线性项,ΔλTd 为非线性项,称为偏离函数.不同形式堆积床的非线性项是不同,而线性项是相同的.λTd =λg +ρTdρ′Td(λ′Td -λg )(4)式中λ′Td 为基准堆密度下烟草导热系数,ρ′Td 为参考基准堆密度,对于纵向型,参考基准堆密度无限定,而对于横向型和完全混合型参考基准堆密度可在离函数ΔλTdb =0起始点选取.为统一,定义横向型烟草堆积床ΔλTdb =0起始点基准堆密度为烟草各类堆积床的基准621中国科学技术大学学报第35卷堆密度.根据大量实验数据观察,在含水率12%时,ρ′Td 约为0.5g/cm 3.同样堆密度时横向型有最大的离函数值,采用热阻法[5]可求得其离函数为ΔλTdb =ρTd ρ′Td1-ρTd ρ′Td (λ′Tdb -λg )2λ′Tdb -ρTdρ′Td(λ′Tdb -λg )(5)式中脚注中增添的字母b 是用于表示横向型烟草堆积床.λ′Tdb 为对应于ρ′Td 的横向型烟草堆积床的基准导热系数.值得注意是,不同形式堆积床对应于ρ′Td 的λTd 值不同,这是因为烟草导热系数方向异性及其在堆积床中所占份额有关.设用λ′Td =k d λ′Tdb(6)表示不同形式堆积床基准堆密度处的基准导热系数关系,k d 为基准密度的等效导热系数的调整系数.另外,不同形式堆积床的偏离函数值也不同,定义k 为偏离函数调整系数,k 大小的是由堆积床中并联或串联成分所占份额的比例.于是,烟草堆积床等效导热系数与堆密度关系可统一表示为λTd =λg +ρTdρ′Td(k d λ′Tdb -λg )-kρTd ρ′Td 1-ρTd ρ′Td (k d λ′Tdb -λg )2k d λ′Tdb -ρTd ρ′Td(k d λ′Tdb -λg )(7)式中,纵向型及ρTd ≥ρ′Td 时k =0,横向型k =1,烟丝型(完全混合)k =0.5.根据大量在含水率为12%的情况下的实验数据回归,得到k d =1+0.65·(1-k )1-λgλ′Tdb(8)即纵向型k d =k da ≈1.3～1.4;横向型k d =1;烟丝型,k d ≈1.15～1.2.1.3　烟草干态堆积床等效导热系数与堆密度的关系烟草干态的过渡堆密度ρ′Td 0及其等效导热系数是建立烟草数据库最重要的数据.由于式(7)的推导是在等含水率的条件下导出的结果,所以干态堆积床等效导热系数λTd 0的表示形式可写为λTd 0=λg +ρTd 0ρ′Td 0(k d 0λ′Tdb 0-λg )-kρTd 0ρ′Td 01-ρTd 0ρ′Td 0(k d 0λ′Tdb 0-λg )2k d 0λ′Tdb 0-ρTd 0ρ′Td 0(k d 0λ′Tdb 0-λg )(9)式中ρ′Td 0,λ′Tdb 0分别为干态基准堆密度和横向型堆积床干态基准导热系数.烟草干态导热系数难于由实验直接测得,实验时烟草有一定湿度,通常含水率在12%左右.为此,需要将有一定含湿度的某些堆密度的实验值求得的基准导热系数λ′Td ,用式(2)的关系转化为干态基准导热系数λ′Td 0,即λTd 0=λTdk w (λw /λg )ρTd 0ρw ·W1-W(10)另外,湿态密度ρTd 与干态密度ρTd 0的转换关系为:ρTd 0=(1-W )ρTd(11)721第1期烟草导热系数与含水率、堆密度的综合关系可求得湿态含水率在12%时0.5g/cm3基准堆密度的干态基准密度为0.44g/cm3.由式(10)转换的干态基准导热系数λ′Tdb0值,由此建立基准数据表,表1为其中部分数据.由大量的推算数据回归得式(9)中的干态堆积床基准导热系数调整系数为k d0=1+0.75·(1-k)1-λgλ′Tdb0(12)表1　部分烟草在含水率为12%的λ′Tdb值及干态状态时的λ′Tdb0值T ab.1　Someλ′Tdb value of tabacco at water ratio12%andλ′Tdb0value of anhydrous tabacco.种类产地级别W=12%时λ′Tdb/(W·m-1·K-1)干态λ′Tdb0/(W·m-1·K-1)烤烟贵州贵定C1F0.06590.0487烤烟贵州贵定C2F0.064930.04799烤烟贵州贵定C3F0.072040.05324烤烟贵州贵定C1L0.063210.04672烤烟云南玉溪C2L0.06070.04486烤烟云南玉溪B1F0.128140.0947烤烟云南玉溪B2F0.123560.09132烤烟云南玉溪B3F0.123510.09128烤烟云南玉溪B1L0.119070.088烤烟云南玉溪B2L0.11930.08817烤烟云南玉溪B3L0.121420.08974香料烟新疆一级0.104430.07718香料烟新疆二级0.098420.07274香料烟新疆三级0.110490.08166香料烟新疆四级0.077480.057261.4　烟草堆积床等效导热系数关于含水率和堆密度的综合关系当已知任意湿态含水率W,湿堆密度ρTd和堆积床形态,例如烟丝堆积床,求取其导热图4　烟草等效导热系数与干态堆密度的关系Fig.4　The relationship between thermal conductivity and anhydrous cumulate density of tobacco.系数的步骤是:①由表1或烟草热物性数据库中查得各类的烟草干态基准导热系数λ′Tdb0;②用式(11)算出对应湿度的烟草干态密度ρTd0;③将上述两步得到的λ′Tdb0和ρTd0代入式(9)算出λTd0;④将算出的λTd0代入式(2)算出λTd.3　实验数据比较与分析图4为由图3转化的用干态密度表示的吉林烤烟B1F在不同堆密度,湿态含水率为12%时不同形式的等效导热系数实验值,实线为上述方法的推算值.实验值由过渡态平面热源平板法测得[3].821中国科学技术大学学报第35卷比较图3、图4,可以看出:(Ⅰ)等效导热系数都随堆密度的增大而升高,并在横向、纵向和烟丝三种堆积形式上表现出了明显的各向异性.(Ⅱ)在相同堆密度下,纵向排列的等效导热系数比烟丝的大,烟丝的又比横向排列的大.(Ⅲ)堆密度大于0.5g/cm 3时,基本呈线性规律变化.堆密度小于0.5g/cm 3时,是下凹状曲线,尤以横向排列更为明显.(Ⅳ)计算值与实验值非常吻合,图3和图4有相同的效果和精度.4　结束语本文导出了烟草堆积床等效导热系数与堆密度和含水率关系的综合理论式.实验值与计算值十分吻合.本工作为建立烟草热物性数据库奠定了基础.其研究方法和结果,对研究其他多孔介质有重要参考价值.参考文献[1]　Samfield Max ,Brock B A.The bulk thermalconductivity of tobacco ,Tobacco science [J ],1958,2:49250.[2]　施明恒,薛宗荣,等.烟丝热物性测试方法的研究[A ].卷烟工艺[C].1990.[3]　陈则韶,郭俊成,贾磊,等.用平面热源过渡态平板法同时测定烟叶的λ、α和cp 三种热物性[J ].中国科学技术大学学报,2002,32(3):3092313.[4]　陈则韶,贾磊,谭洋等.烟草导热系数和含水率的变化关系[J ].中国科学技术大学学报,2003,33(1):92298.[5]　陈则韶,钱军,叶一火.复合材料等效导热系数的理论推算[J ].中国科学技术大学学报,1992,22(4):4142424.Therm al Conductivity of TobaccoC H EN Ze 2shao ,C H EN Jian 2xin ,TAN Yang ,HU Peng ,GUO J un 2cheng(Dept.of T hermal S cience &Energ y Engi neeri ng ,US T C ,Hef ei 230027,China )Abstract :Based on t he long 2time research of our workgroup ,an integrative relationship of t hermal conductivity of tobacco wit h it s contained water ratio and bulk density is presented in t his paper.A lot of reference conductivity data was obtained about different habitat s and grades by t he experimental data measured in hygrometric state.Then t hese result s make it po ssible to establish a tobacco t hermal properties database and will be co nducive to f urt her reseach on porous medium.K ey w ords :tobacco ;t hermal conductivity ;contained water ratio ;bulk density921第1期烟草导热系数与含水率、堆密度的综合关系。

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。

片烟原料在低温条件下的热物理性质测试

片烟原料在低温条件下的热物理性质测试随着社会的不断进步和人们生活水平的提高，烟草制品的消费量也呈现出逐年增长的趋势。

而烟草制品的生产过程中，片烟原料作为重要的生产原料之一，在其生产加工过程中，其在低温条件下的热物理性质对于产品的质量和口感具有非常重要的影响。

对片烟原料在低温条件下的热物理性质进行测试是非常必要的。

一、研究背景片烟原料是指用于生产卷烟的烟叶原料，其质量优劣直接影响着卷烟的口感和品质。

而片烟原料在低温条件下的热物理性质，如其热容、导热系数、膨胀系数等参数，不仅仅关系到其在生产加工过程中的热传导效率，也影响着卷烟的燃烧性能和烟气中有害物质的释放。

针对片烟原料在低温条件下的热物理性质进行测试研究，对于提高卷烟产品的质量、降低烟气中有害物质的释放具有十分重要的意义。

二、测试方法1. 热容测试热容是指单位质量物质在温度改变1摄氏度时所吸收或放出的热量。

片烟原料的热容测试可以采用差示扫描量热仪（DSC）或等温量热仪（DSC）等设备进行测试。

通过测试可以得出片烟原料在低温条件下的热容值，为后续的热传导效率计算提供数据支持。

3. 膨胀系数测试膨胀系数是指单位温度升高时物质单位长度膨胀的比值。

片烟原料的膨胀系数测试可以采用热膨胀仪进行测试，通过测试可以得出片烟原料在低温条件下的膨胀系数，为生产加工过程中的热胀冷缩效应提供数据支持。

三、测试结果分析通过以上测试方法得到片烟原料在低温条件下的热容、导热系数和膨胀系数等热物理性质参数后，可以对测试结果进行分析和比对。

通过分析测试结果，可以评估片烟原料在低温条件下的热传导效率和热膨胀性能，并对生产加工过程中的温度控制和热传导设计提出合理的建议。

四、研究意义1. 提高产品质量研究片烟原料在低温条件下的热物理性质，有助于合理设计生产加工工艺，优化生产工艺流程，提高卷烟产品的品质和口感。

2. 减少有害物质释放研究片烟原料在低温条件下的热物理性质，有助于减少烟草燃烧过程中有害物质的释放，降低对人体健康的危害。

测导热系数总结与反思报告

测导热系数总结与反思报告引言导热系数是物质传导热量的特性参数，用于描述物质导热性能的优劣。

测量导热系数的准确性与精度对于研究物质的热传导过程，优化材料的热性能具有重要意义。

本报告总结了对测导热系数的研究和实验，以及从中所获得的经验和反思。

研究过程在对导热系数进行测量研究的过程中，我们首先进行了相关文献的调研，了解了测量导热系数的常用方法和仪器设备。

然后，我们选择了一种适合我们实验条件和目标的方法，并采用了该方法进行实验。

在实验中，我们使用了导热仪仪器，并选择了不同的材料进行测试。

我们对每个材料进行了多次测量，以保证结果的准确性。

同时，我们还对环境温度、湿度等因素进行了控制，以减小误差的影响。

在实验结束后，我们对实验数据进行了整理和分析。

通过计算，我们得到了每个材料的导热系数，并与已有的文献数据进行对比和验证。

实验结果与分析在实验中，我们得到了几种常见材料的导热系数数据。

与文献数据对比后，我们发现测得的结果与文献数据较为接近，说明我们的实验方法和仪器设备是可靠和有效的。

然而，在实验中我们也遇到了一些问题和困难。

首先，由于实验条件的限制，我们只能选择了有限的材料进行测试。

而在实际应用中，导热系数的测量需求可能涉及更多不同类型的材料，因此需要进一步拓展研究范围。

其次，实验过程中可能出现的误差也是我们需要考虑的。

例如，仪器设备的精度、环境因素的影响等都可能导致测量结果的误差。

为了提高实验结果的准确性，我们需要进一步优化实验方法和仪器设备。

实施计划与展望根据我们的研究和分析结果，我们决定进一步进行导热系数的测量研究。

首先，我们将拓展实验范围，选择更多种类的材料进行测试，以获得更全面的数据。

同时，我们还将尝试不同的实验方法，以提高测量准确性和精度。

在实验过程中，我们还将加强与其他领域的合作。

例如，我们可以与材料学、热力学等领域的研究者合作，共同研究导热系数的测量方法和应用。

通过与其他领域的交流和合作，我们可以获得更多的实验数据和经验，提高研究的质量。

导热系数测定报告模板

导热系数测定报告模板1. 实验介绍1.1 实验目的本实验的目的是通过测定不同材料的导热系数，来了解不同材料的导热性能，并探索一些影响导热系数的因素。

1.2 实验仪器本实验所需的仪器有：•热传导仪•不同材料样品•温度计•计时器1.3 实验原理导热系数是一个描述材料导热性能的物理量，具体定义为单位时间内单位面积上的热流量与温度梯度之比。

在实验中，我们使用热传导仪，通过测定样品的温度分布以及在时间上的变化，来计算出材料的导热系数。

1.4 实验流程本实验的具体流程如下：1.准备不同材料的样品，并记录每个样品的尺寸以及基本信息；2.使用热传导仪将样品加热，并记录样品上不同位置的温度；3.记录样品温度随时间的变化，并计算出每个样品的导热系数；4.对不同材料的结果进行比较，并讨论可能的影响因素。

2. 实验结果2.1 样品基本信息样品编号材料尺寸（长 × 宽 × 厚）密度热容1 铜10 × 10 ×2 mm 8.96 g/cm³0.385 J/(g K)2 铝10 × 10 × 2 mm 2.7 g/cm³0.91 J/(g K)3 钢10 × 10 × 2 mm 7.85 g/cm³0.46 J/(g K)4 玻璃10 × 10 × 2 mm 2.5 g/cm³0.8 J/(g K)2.2 导热系数计算结果根据实验测量数据，我们计算出每个样品的导热系数如下：样品编号材料导热系数1 铜400 W/(m K)2 铝220 W/(m K)3 钢50 W/(m K)4 玻璃 1.4 W/(m K)2.3 结果分析与讨论通过实验结果，我们可以得出以下结论：•不同材料的导热系数差异巨大，例如铜和玻璃的导热系数相差了近300倍；•密度和热容对导热系数的影响并不明显，不同密度、热容的材料在导热性能上并没有明显的差异；•材料的晶格结构、原子排列等因素可能对导热系数产生较大的影响，这需要进一步的研究探究。

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引言：导热系数是描述材料导热性能的重要参数，对于研究材料的热传导特性和应用于热工学、材料科学等领域具有重要意义。

本实验旨在通过测量不同材料的导热系数，探究不同材料的导热性能差异，并对实验结果进行分析和讨论。

实验方法：1. 实验仪器和材料准备：本实验使用的仪器包括导热系数测量仪、热电偶、热电偶接线仪、数字温度计等。

实验所用材料包括铝、铜、铁、玻璃等。

2. 实验步骤：a. 将导热系数测量仪预热至一定温度，使其达到稳定状态。

b. 将待测材料样品放置在测量仪器的传热面上，并保持其表面平整。

c. 记录待测材料样品的初始温度，并启动测量仪器。

d. 根据测量仪器的指示，等待一段时间，直至待测材料样品达到热平衡状态。

e. 记录待测材料样品的最终温度，并停止测量仪器。

实验结果：通过实验测量得到的材料导热系数如下表所示：材料导热系数(W/m·K)铝 205铜 385铁 80玻璃 1.05实验讨论：从实验结果可以看出，不同材料的导热系数存在明显差异。

铜的导热系数最高，达到385 W/m·K，而玻璃的导热系数最低，仅为1.05 W/m·K。

这是因为不同材料的结构和化学成分决定了其导热性能。

对于金属材料，其导热性能优于非金属材料，因为金属的导热机制主要是通过自由电子的传导。

而非金属材料如玻璃，则主要通过分子之间的振动传递热量，导致其导热性能较差。

此外，实验结果还表明不同金属材料的导热系数也存在差异。

铜的导热系数明显高于铝和铁，这是因为铜具有更高的电导率和更低的电阻率，使得其导热性能更好。

铁的导热系数较低，这可能与其晶格结构和杂质含量有关。

实验的不确定性主要来自于测量仪器的精度和待测材料样品的表面状态。

如果样品表面不平整或存在氧化层等影响传热的因素，将会对实验结果产生一定影响。

因此，在进行导热系数测量实验时，需要注意样品的处理和仪器的校准，以提高实验的准确性和可靠性。

热探针测定装置参数实验研究

热探针测定装置参数实验研究牛凯;晋华;张永波;郑强;张春一【摘要】针对线热源理论自制的热探针在实际测定导热系数过程中所得结果受实验参数影响显著的问题,该文对加热时间、电压、试样直径3个实验参数展开研究,在不同的装置参数下测定乙二醇的导热系数,以探究三者对导热系数测定结果的影响及参数选取的最优区间.实验结果表明:热探针的最佳加热时间为40～60s,最佳电压为1～2V;电压＜2V时可忽略试样直径对测定结果的影响;实验过程温度变化＜5℃时可显著降低试样对流引起的实验误差.研究结果可为热探针测定导热系数参数的选取提供可靠的数据参考,所得规律能有效降低热探针测定导热系数的误差.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2016(042)006【总页数】4页(P29-32)【关键词】导热系数;热探针;加热时间;电压;试样直径【作者】牛凯;晋华;张永波;郑强;张春一【作者单位】太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024【正文语种】中文导热系数反应了物质传递热量的能力，其数值愈大，物质的导热能力愈强［1］。

导热系数是物质重要的热物性参数之一，因此对它的准确测定就显得尤为重要。

目前测定导热系数的方法可以分为稳态法和非稳态法（瞬态法）两大类。

与稳态法相比，基于瞬态法的热探针能有效克服对流引起的误差，测定结果准确度高［2-3］；因此，热探针被广泛应用在液体、颗粒状物质导热系数的测定。

然而，实际应用中热探针自身和其他因素的影响［4-5］会造成导热系数实测值与真实值存在一定误差。

针对以上问题，国内外许多学者对诸多影响热探针测定导热系数的实验参数进行了研究。

王补宣等［6］从理论角度出发，研究了探针有效长度、被测介质热物性不均匀、被测物初始温度不均匀、加热丝的热熔量及探头内部热阻、探针与被测物间接接触热阻等实验参数对热探针测定导热系数的影响。

据热扩散率最小离散度确定导热系数的新热探针法2000

ατ
A= exp
4πλθ0
.
(5)
q
因此 ,由式 (4) 测量热扩散率 α时 ,α的测量值的误差中 , 包含了待测材料导热系数 λ、温度
θ0 、时间τ、热流 q 、仪器常数 A 等五项误差 ,若仪器常数 A 是由标定法给出时 ,它还包含了标
准物质的导热系数λ、热扩散率α等误差. 由于式 (4) 并不满足真正物理模型 ,在测量不同时
件 ,由计算机实时测得和保存. 自编数据处理软件可在 Windows98 操作系统下运行 ,其界面
如图 2. 输入数据栏包括有加热电压、加热丝电阻、探针长度、数据处理所需的实验点数 n 、
实验结果有效位数、样品名、测试时间等. 在观察数据可靠性栏中 ,是用式 (3) ,把出现对流而
使导热系数偏大 10 %以上的实验值异常点剔除 ,否则会因对流而使等效导热系数值增大.
Ξ 收稿日期 :1999207228 作者简介 :陈则韶 ,男 ,1943 年 10 月生 ,教授 ,博士生导师.
第 3 期据热扩散率最小离散度确定导热系数的新热探针法 3 13
2 热探针的模型
热探针是一根半径 r0 ,长度为 l ( l > > r0) , 内部有加热丝的金属针. 细的热探针是在注射针头的管内放置加热丝或在针灸用银针外缠加热丝制成 ;粗的可用直径 1 cm～2 cm 的钢
r20/ 4ατ≈ 0. 002 , 已趋于零 ,式 (2) 是满足的. 而热探针 ,直径在 1 mm 以上 ,以一般试样而论 ,
若使 r20/ 4ατ ≤0. 1 ,τ需要大于 10 s. 由式 (2) 导出的热丝法测导热系数的算式为
dθ0 d lnτ
=
4πqλ.

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。

片烟原料在低温条件下的热物理性质测试

片烟原料在低温条件下的热物理性质测试
烟叶作为卷烟的主要原料，其热物理性质对于卷烟的质量和口感有着非常重要的影响。

在低温条件下，烟叶的热物理性质表现出来的特点更为突出，因此进行低温条件下的热物
理性质测试对于研究烟叶的品质和改良卷烟的口感具有重要意义。

本文将从低温条件下的
烟叶热物理性质的测试方法、测试结果及其意义等方面进行介绍。

一、低温条件下的热物理性质测试方法
低温条件下的烟叶热物理性质主要包括热膨胀系数、热导率和热容等。

在进行低温条
件下的热物理性质测试时，常用的测试方法包括热膨胀系数仪、热导率仪和热容仪等。

热
膨胀系数仪是通过在一定温度范围内测量烟叶长度的变化来计算热膨胀系数，热导率仪则
是通过测量烟叶在低温条件下的导热性能来得出热导率的数值，而热容仪则是通过测量烟
叶在低温条件下的比热容来得出热容的数值。

二、低温条件下的热物理性质测试结果
在进行低温条件下的热物理性质测试后，可以得到烟叶在低温条件下的热膨胀系数、
热导率和热容等数据。

这些数据可以反映出烟叶在低温条件下的热物理性质特点，例如在
低温条件下烟叶的膨胀性能、导热性能和热容量等。

通过这些数据，可以更加深入地了解
烟叶在低温条件下的性质表现，为进一步研究烟叶的品质和改良卷烟的口感提供依据。

导热系数测定实验报告

导热系数测定实验报告实验目的：通过测定材料的导热系数，了解不同材料导热性能的差异。

实验原理：导热系数是表示材料传热性能的指标，一般用λ表示，单位为W/(m·K)。

在实验中，我们将使用热传导法来测定材料的导热系数。

该方法基于热传导定律，利用恒定热流和温度梯度的关系，通过测量材料的长度、面积、温度差和时间来计算导热系数。

实验器材：1.导热系数测定装置：包括恒温水槽、热源、测温仪器等。

2.被测材料：选择不同材料进行测定。

实验步骤：1.准备工作：将恒温水槽装满适量的水，并使水温稳定在一个恒定的温度。

2.确定被测材料的长度、横截面积和温度差：通过实验准备和测量，获得被测材料的相关数据。

3.将被测材料放入导热系数测定装置，并根据实验要求设置合适的热流强度。

4.开始实验：打开热源，使其产生恒定的热流，并同时测量被测材料两端的温度差。

5.记录实验数据：根据实验过程中测得的数据，计算被测材料的导热系数。

6.重复实验：重复以上步骤2-5，获取更多的数据，并计算导热系数的平均值。

7.整理实验结果：总结实验过程和数据，并得出结论。

实验注意事项：1.保持实验环境的稳定：尽量避免外部热源、风扇等干扰实验结果。

2.准确测量：确保测量仪器的准确性，并在测量时保证精确性。

3.控制热流强度：在实验过程中，需保持热流的稳定性，避免热流过大或过小对实验结果的影响。

实验结果：根据实验数据的整理和计算，得到被测材料的导热系数。

将不同材料的导热系数进行比较，得出不同材料导热性能的差异。

实验结论：根据实验结果，可以得出不同材料导热系数的大小关系，并分析导热性能的差异。

结合其它应用场景，我们可以选择合适的材料来满足需要。

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。

导热系数实验报告.(总9页)

导热系数实验报告.(总9页)实验目的：1. 学习导热系数的概念和计算方法；2. 掌握测量导热系数的方法。

实验仪器：导热仪、样品、卡尺、直尺、计时器。

实验原理：导热系数是一种表征物质导热性能的物理量，它的定义是单位时间内通过单位面积的热量，使物质温度升高单位温度的比值。

导热系数与物质的热传导能力有关，它决定了物质在不同温度下的热传导速率。

如何测量导热系数？一般采用热板法、绝热杆法、横向热流法、纵向热流法等方法。

本实验采用热板法测量导热系数。

热板法是将被测样品夹在两块热板之间，使样品的一面与热板接触，另一面与另一块热板接触，通过热板加热和冷却两种情况下，测量样品的温度变化，从而计算出导热系数。

具体实验方法如下。

实验步骤：1. 准备被测样品，用卡尺和直尺测量样品的厚度、宽度和长度，并计算样品的体积。

2. 将样品放在上热板上，并将下热板放在样品下面。

调整样品和热板的接触状态，使接触面没有空气层和接触不紧密的情况。

3. 打开热板开关，将上热板加热至一定温度，记录下升温时间t1 和升温的温度Δt1，然后关闭热板开关。

4. 记录下上热板冷却至给定温度的时间t2 和温度变化Δt2，并关闭下热板的继电器开关。

5. 计算样品的热扩散系数α，用公式：α=（D2/2t）（D2/4- D1/4）/（LΔt1）（其中D1和D2为样品的外径和内径，L为样品的长度，t为时间），并将结果记录下来。

6. 计算样品的导热系数λ，用公式：λ=αCρ（其中C为样品的比热容，ρ为样品的密度），并将结果记录下来。

7. 将样品换成另一个样品，重复上述步骤，进行多次测量，计算出样品的平均导热系数和标准差。

实验数据：样品1：宽度w=3.0 cm，长度l=8.0 cm，厚度h=0.5 cm，体积V=12.0 cm^3。

升温时间t1=35.0 s，Δt1=30.0 ℃，t2=110.0 s，Δt2=-10.0 ℃。

样品2：宽度w=3.0 cm，长度l=8.0 cm，厚度h=1.0 cm，体积V=24.0 cm^3。

导热系数的测定（完整版）

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导热系数的测定（完整版）
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 导热系数的测定学院：专业：课程编号：组号：指导教师：报告人：学号：实验地点实验时间：年月日实验报告提交时间：年月日
六、数据记录：组号：；姓名 3.记录橡胶盘、黄铜盘的直径、高度（D B、H b、D C、H C），记录相应结果 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