TC-3B型导热系数实验
温度测量及热传导实验报告
测量次数
1
2
3
平均
T1(℃) T2(℃)
58.2
58.1
58.3
58.2
44.3
44.4
44.4
44.4
圆柱体金属铝棒的稳态过程记录
测量次数
1
2
3
平均
T1(℃)
58.8
58.9
58.9
58.2
T2(℃)
52.2
52.2
52.3
52.2
(5) 散热速率的测量：
在读得稳态时的 T1、T2 后，即可将 B 盘移去，而使发热铝盘 A 的底面与散热铜盘 C 直接
二、实验内容与数据处理
【实验原理】
图 1 为稳态平板法测量物体导热系数的原理示意。其中，A 为发热铝 盘，C 为散热铜盘，均由热的良导体制成。B 为待测样品盘。在测量时， 发热铝盘 A 首先将热量传递到待测物体样品盘 B，再传到散热铜盘 C。由
发热盘 A 热
流 样品盘 B
于 A、C 盘是用热的良导体制成，与待测样品盘 B 紧密接触，所以当热传
线与测试支架上的三个插座连接，两个铂电阻测温传感器导线接到测试支架的切换开关上的插座
中，通过切换开关可与仪器机箱前面板上左侧的“测温传感器”插座相联。
(2) 安装待测样品： 在测试支架上，首先放置散热圆铜盘 C，再在 C 的上面放置待测样品盘 B，然后再把带发热 器的圆铝盘 A 放在盘 B 上，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 C 密切接触。将两个铂电阻测温传感器分别插入发热铝盘 A（上盘）和散热铜盘 C（下盘）上的小
然冷却。观察它的温度 T 随时间 t 变化情况，并由此求出 C 盘在 T2 的冷却速率 C 的散热速率与其冷却速率的关系为：
保温材料导热系数测定实验报告
保温材料导热系数测定实验报告导热系數的测t，导热系数(又称导热率)是反映材料热性能的J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，国林的子热系数比液体的要大，气体的导热系数疑小。
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股的数值，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。
工用地的行的的来放分析用稳志法测也不良导体导热属教存在的缺点。
2.实验原理松路0热盟传递过程中的一特方式。
导热系数是捅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、传热速率与教热速率相等时，系低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率系统就达到一个动态平衡，称之为稳态，此时奉。
这样，只要测量低温侧钢板在稳态温度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，制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)do/t=- mcr/t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侧钢板冷却速率的测量。
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12 (大药高出10C左右)，再让其在环系描绘出h曲线(见阳2),曲线在T2处的9斜率就是钢板在稳态温度时n2下的冷布速率。
应该注意的是，这样得出的4TOt一是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热面积为为在关量中，《其中阳初加分别是下解板的半轻和厚度)，然面，设样品截面半径为R，在实验中稳态传热时，制板的上表面面积为12)是被祥品全部规面发能分(R<Rp)覆盖的，由于物体的散热速事与与它们的面积”成正比，所以稳态时，铜板胶热速率的表达式应修正为:将上式代入热传导定律表达式，考虑到ds=πR2，可以得到导热系数:才中的分身单品的能登物，为精品的高度、m为下制板的质量、。
稳态法测量固体导热系数
t 2 20
（3）
式(3)中M 是散热紫铜盘的质量，C 是其比热。C 385.0J /(kg0C)
这样，只要测出散热铜盘的冷却速率
，就
t 2 20
可以联立（1）、（2）及（3）式而得出导热系数λ，但
是，当散热铜盘处在稳定系统中时，其冷却速率不方便测
量，必须将它独立放在空气中才可以测量，这时相应的冷
附录 物体的冷却速率
物体的散热（或冷 却）遵守牛顿冷却定律， 冷却的快慢用冷却速率来 表示，冷却的快慢与物体 及环境间的温差、物体的 散热面积、冷却介质、传 热方式（热传导、热对流 以及热辐射）等因素有 关，冷却曲线在温度范围 不太大时，局部可以用线 性关系近似。
a bt
0
0
t
散热盘冷却曲线
所用材料的导热系数都需要用实验的方法精确测定。其 测量方法大致上有稳态法和非稳态法两类。
稳态法是在加热和散热达到平衡状态、样品内部形 成稳定温度分布的条件下进行测量。非稳态法则是指在 测量过程中样品内部的温度分布是变化的，变化规律不 仅受实验条件的影响，还与待测样品的导热系数有关。 本实验介绍一种比较简单的利用稳态法测定不良导体导
定量描述物体导热性能的物理量是导热系数，一般说 来，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。
导热系数是描述材料性能的一个重要参数，在锅炉 制造、房屋设计、冰箱生产等工程实践中都要涉及这个 参数，而且通过研究物质的导热系数，还可以进一步了 解物质组成及其内部结构等。所以，导热系数的研究和 测定有着重要的实际意义。在科学实验和工程设计中，
七、注意事项
1．实验操作过程中，要注意防止高温烫伤； 2．测温传感器插入小孔时抹些硅油，并插到孔洞底部， 使之保证良好接触； 3．实验前，要标定一下两测温传感器，若不一致，要 进行修正； 4．用稳态法测量导热系数时，要使温度稳定下来，约 要半个小时左右。待θ2的数值在数分钟内不变时，即可认 为已达到稳定状态。（由于控温精度有限， θ1、θ2 的读数 可能会出现波动 ） 5 ． 测量稳态温度和散热速率过程中，要注意保持一样 的环境条件。 6.实验之后，整理好仪器设备，做好清洁卫生。
南昌大学金属导热系数测量实验报告
物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：金属导热系数测量学院：专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：基础实验大楼
实验时间：
一、实验目的：
用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
二、实验原理：
1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程.该方程表明，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Δt 时间内通过面积S 的热量ΔQ 满足下述表达式
12T T Q
S t h
λ-∆=∆ （8-1） 式中
Q
t
∆∆为热流量，λ为该物质的热导率（又称作导热系数）. λ在数值上等于相距单位长度的两个平面的温差相差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 g
图8-1 稳态法测定导热系数实验装置示意图
本实验仪器如图8-1所示.在支架D 上先放置散热盘P ，在散热盘A 的上面放上待测样品B ，再把带发热器的圆。
实验讲义稳态法测固体的导热系数
稳态法测固体的导热系数热传导是热量传递的三种基本形式之一，是指物体各部分之间不发生相对宏观位移情况下由于温差引起的热量的传递过程，其微观机制是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。
在金属中自由电子起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。
法国科学家傅里叶（J.B.J.Fourier 1786-—1830）根据实验得到热传导基本关系， 1822年在其著作《热的解析理论》中详细的提出了热传导基本定律，指出导热热流密度（单位时间通过单位面积的热量）和温度梯度成正比关系。
数学表达式为：q =一人grad T此即傅里叶热传导定律，其中q为热流密度矢量（表示沿温度降低方向单位时间通过单位面积的热量），人是导热系数又称热导率，是表征物体传导热能力的物理量，力在数值上等于每单位长度温度降低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。
一般说来，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。
因此，某种物体的导热系数不仅与构成物体的物质种类密切相关，而且还与它的微观结构、温度、压力、湿度及杂质含量相联系。
在科学实验和工程设计中，需要了解所用物体的一些热物理性质，导热系数就是重要指标之一，常常需要用实验的方法来精确测定。
测量导热系数的方法很多，没有哪一种测量方法适用于所有的情形，对于特定的应用场合，也并非所有方法都能适用。
要得到准确的测量值，必须基于物体的导热系数范围和样品特征，选择正确的测量方法。
测量方法可以分为稳态法和非稳态法两大类。
稳态法是在加热和散热达到平衡状态、样品内部形成稳定温度分布的条件下进行测量的方法。
非稳态法则是在测量过程中样品内部的温度分布随时间是变化的，测出这种变化，得到热扩散率再利用物体已知的密度和比热，求得导热系数。
本实验采用稳态平板法测量物体的导热系数，该法设计思路清晰、简捷，具有典型性和实用性。
大学物理实验报告-金属导热系数的测量
大学物理实验报告-金属导热系数的测量大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称：金属导热系数的测量学院名称：机电工程学院专业班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学号：5902415034实验地点：基础实验大楼D103实验时间：第一周周三下午15：45开始一、实验目的：用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
二、实验仪器：TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。
三、实验原理：1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程。
该方程表明，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 满足下述表达式：hT T S t Q 21-=∆∆λ（8-2），式中为热流量，λ为该物质的热导率（又称作导热系数）。
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t Q∆∆时间内通过单位面积的热量，其单位是W/(m ·K)。
本实验仪器如图所示。
在支架D 上先放置散热盘P ，在散热盘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，在样品B 上、下分别有一小孔，可用热电偶测出其温度T 1和T 2。
由式（8-1）可以知道，单位时间通过待测样品B 任一圆截面的热流量为B BR h T T t Q πλ21-=∆∆2（8-2),式中R B 为样品半径，h B 为样品上、下小孔之间的距离，当热传导达到稳定状态时，T 1和T 2的值不变，于是通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 3时的散热速率来求出热流量。
实验中，在读得稳定时的T 1、T 2和T 3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值T 3若干摄氏度后，再将圆盘A 移开，让铜盘P 自然冷却，观察其温度T 随时间t 的变化情况，然后由此求出铜盘在T 3的冷却速率，而（m 为铜盘P 的质量，c为铜材的比热容），就是铜盘P 在温度为T 3时的散热速率。
TCB型导热系数实验
稳态法测量固体导热系数(TC-3B型固体导热系数测定仪)(集成温度传感器测温)实验讲义杭州精科仪器有限公司固体导热系数的测量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等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。
测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。
本实验采用稳态法进行测量。
【实验目的】1． 用稳态法测定出不良导体的导热系数，并与理论值进行比较。
2． 用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定良导体导热系数存在的缺点。
【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h 、温度分别为21T ,T 的平行平面（设21T T >），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：h)T T (S t Q21-••λ=∆∆ ( 1 ) 式中tQ∆∆为热流量，λ即为该物质的热导率（又称作导热系数），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11K m W --•• 。
本实验仪器如图1所示：在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B （圆盘形的不良导体），再把带发热器的圆铝盘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P ,A 盘都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度1T 、2T ，1T 、2T 分别由插入P ,A 盘边缘小孔铂电阻温度传感器E 来测量。
通过变换温度传感器插入位置，即可改变铂电阻温度传感器的测量目标。
由式（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：2B B21R h )T T (t Q•π•-•λ=∆∆? ( 2 )? 式中B R 为样品的半径，B h 为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，1T 和2T 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2T 时的散热速率来求出热流量tQ∆∆ 。
稳态法测量导热系数
稳态法测量导热系数TC—3型导热系数测定仪实验讲义杭州富阳精科仪器有限公司（原杭州富阳电表厂）导热系数的测量导热系数是表征物质热传导性质的物理量。
材料结构的变化与含杂志等因素都会对导热 数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过试验来具体测定。
测量导热系数 的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。
本试验采用稳态进行测量。
【试验目的】用稳态法侧出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
【试验原理】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h 、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2）,若平面面积为S,在△t 时间内通过面积S 的热量△Q 满足下述表达式:Q t ∆∆=λS 12T T h- (1) 式中Qt∆∆为热流量,λ即为该物质的热导率(又称作导热系数),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W 11m k --⋅⋅。
本试验仪器如图所示：图 1 稳态法测定导热系数试验组装图在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待侧样品B （圆盘形的不良导体），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 传到B 盘，在传到P 盘，由于A 、P 盘都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度T1、T2，T1、T2分别由插入A 、 P 盘边缘小孔热电偶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（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Qt=λ12T T hb -πR 2B（2）公式中R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度，当然传导达到稳定状态时，T 1、T 2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度相等，因此，可通 过铜盘P 在稳定温度T 2时的散热速度来求出热流量Qt∆∆。
导热系数的测量实验分析报告
导热系数的测量实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。
大学物理实验报告-金属导热系数的测量
大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称：金属导热系数的测量学院名称：机电工程学院专业班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学号：5902415034实验地点：基础实验大楼D103实验时间：第一周周三下午15：45开始一、实验目的：用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
二、实验仪器：TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。
三、实验原理：1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程。
该方程表明，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 满足下述表达式：hT T S t Q 21-=∆∆λ（8-2），式中t Q∆∆为热流量，λ为该物质的热导率（又称作导热系数）。
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W/(m ·K)。
本实验仪器如图所示。
在支架D 上先放置散热盘P ，在散热盘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，在样品B 上、下分别有一小孔，可用热电偶测出其温度T 1和T 2。
由式（8-1）可以知道，单位时间通过待测样品B 任一圆截面的热流量为B BR h T T t Q πλ21-=∆∆2（8-2),式中R B 为样品半径，h B 为样品上、下小孔之间的距离，当热传导达到稳定状态时，T 1和T 2的值不变，于是通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 3时的散热速率来求出热流量t Q∆∆。
实验中，在读得稳定时的T 1、T 2和T 3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值T 3若干摄氏度后，再将圆盘A 移开，让铜盘P 自然冷却，观察其温度T 随时间t 的变化情况，然后由此求出铜盘在T 3的冷却速率2T T tT=∆∆，而t QtT mcT T ∆∆=∆∆=2（m 为铜盘P 的质量，c 为铜材的比热容），就是铜盘P 在温度为T 3时的散热速率。
实验3.8稳态法测量不良导体的导热系数
实验3.8稳态法测量不良导体的导热系数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。
测量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动态法两类。
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；当适当控制实验条件和实验参数使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部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。
我们把导热系数大、导热性能较好的材料称为良导体，而把导热系数小、导热性能较差的材料称为不良导体。
一般说来，金属的导热系数比非金属的大，固体的导热系数比液体的大，气体的导热系数最小。
本实验采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。
【实验目的】1.掌握稳态法测量不良导体的导热系数的方法；2.了解物体散热速率和传热速率的关系。
【实验仪器】TC-3B 型导热系数测定仪、待测样品、天平、游标卡尺。
【实验原理】1898年C.H.Lees 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1T 、2T ，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：12BT T Q S t h λ-∆=∆(3.8-1)式中Q t∆∆为热流量（又称传热速率），B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，λ为样品的导热系数（亦称为热导率），λ是表示物质热传导性能的物理量，其在数值上等于相距单位长度的平行平面上，当温度相差一个单位时，在单位时间内，垂直通过单位面积所流过的热量。
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内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）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，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。
大学物理实验报告-金属导热系数的测量
大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称：金属导热系数的测量学院名称：机电工程学院专业班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学号：34实验地点：基础实验大楼D103实验时间：第一周周三下午15：45开始一、实验目的：用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
二、实验仪器：TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶、游标卡尺。
三、实验原理：1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程。
该方程表明，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 满足下述表达式：hT T S t Q 21-=∆∆λ（8-2），式中t Q∆∆为热流量，λ为该物质的热导率（又称作导热系数）。
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W/(m ·K)。
本实验仪器如图所示。
在支架D 上先放置散热盘P ，在散热盘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，在样品B 上、下分别有一小孔，可用热电偶测出其温度T 1和T 2。
由式（8-1）可以知道，单位时间通过待测样品B 任一圆截面的热流量为B BR h T T t Q πλ21-=∆∆2（8-2),式中R B 为样品半径，h B 为样品上、下小孔之间的距离，当热传导达到稳定状态时，T 1和T 2的值不变，于是通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围散热的速率相等，因此，可通过铜盘P 在稳定温度T 3时的散热速率来求出热流量t Q∆∆。
实验中，在读得稳定时的T 1、T 2和T 3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值T 3若干摄氏度后，再将圆盘A 移开，让铜盘P 自然冷却，观察其温度T 随时间t 的变化情况，然后由此求出铜盘在T 3的冷却速率2T T tT=∆∆，而t QtT mcT T ∆∆=∆∆=2（m 为铜盘P 的质量，c 为铜材的比热容），就是铜盘P 在温度为T 3时的散热速率。
TCB型导热系数实验
稳态法测量固体导热系数(TC-3B型固体导热系数测定仪)(集成温度传感器测温)实验讲义杭州精科仪器有限公司固体导热系数的测量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等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。
测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。
本实验采用稳态法进行测量。
【实验目的】1． 用稳态法测定出不良导体的导热系数，并与理论值进行比较。
2． 用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定良导体导热系数存在的缺点。
【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h 、温度分别为21T ,T 的平行平面（设21T T >），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：h)T T (S t Q21-••λ=∆∆ ( 1 ) 式中tQ∆∆为热流量，λ即为该物质的热导率（又称作导热系数），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11K m W --•• 。
本实验仪器如图1所示：在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B （圆盘形的不良导体），再把带发热器的圆铝盘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P ,A 盘都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度1T 、2T ，1T 、2T 分别由插入P ,A 盘边缘小孔铂电阻温度传感器E 来测量。
通过变换温度传感器插入位置，即可改变铂电阻温度传感器的测量目标。
由式（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：2B B21R h )T T (t Q•π•-•λ=∆∆?( 2 )?式中B R 为样品的半径，B h 为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，1T 和2T 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2T 时的散热速率来求出热流量tQ∆∆ 。
稳态法测量固体导热系数
一、背景
热量的传递一般分为三种：热传导、热对流、以及热 辐射。其中的热传导是指发生在固体内部或静止流体内部 的热量交换的过程。从微观上说，热传导或者说导热过程
是以自由电子或晶格振动波作为载体进行热量交换的过程；
从宏观上说，它是由于物体内部存在温度梯度，而发生从 高温部分向低温部分传递热量的过程。不同物体的导热性
原子能压水反应堆发电原理图
升温曲线
60
50
40
温度/度
30
20
10
0 0 5 10 15 20 25 时间/秒 30 35 40 45 50
57
降温曲线
56
55
y = -0.0126x + 55.886 R²= 0.9962
54 温度/度
53
52
51
50
49 0.0 100.0 200.0 300.0 时间/秒 400.0 500.0 600.0
1 2 Q S t h1
（2）
而根据物体的散热率与冷却率之间的关系，（1）式右边 可以写为：
q MC t 2 2 0 t
2 2 0
（3）
式(3)中M 是散热紫铜盘的质量，C 是其比热。C 385.0 J /( kg0 C ) 这样，只要测出散热铜盘的冷却速率
当如图一所示的系统达到热平衡时，通过待测样品的传热 速率和散热铜盘向侧面和下面的散热速率相同，即有
Q q t 1 10 t 2 20
样品的传热速率，
q 是铜盘散热率。 t
（ 1
（1）
式（1）中θ10、θ20是传热稳定时的样品上下表面温度， 是
Q t
根据傅立叶的热传导定律，（1）式左边可以写为：
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TC-3B型导热系数实验稳态法测量固体导热系数(TC-3B型固体导热系数测定仪) (集成温度传感器测温)实验讲义杭州精科仪器有限公司固体导热系数的测量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等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。
测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。
本实验采用稳态法进行测量。
【实验目的】1．用稳态法测定出不良导体的导热系数，并与理论值进行比较。
2．用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定良导体导热系数存在的缺点。
12【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h 、温度分别为21T ,T 的平行平面（设21T T >），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：h )T T (S t Q 21-••λ=∆∆ ( 1 )式中tQ ∆∆为热流量，λ即为该物质的热导率（又称作导热系数），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11K m W --•• 。
本实验仪器如图1所示：在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待测样品B （圆盘形的不良导体），再把带发热3器的圆铝盘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P ,A 盘都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度1T 、2T ，1T 、2T 分别由插入P ,A 盘边缘小孔铂电阻温度传感器E 来测量。
通过变换温度传感器插入位置，即可改变铂电阻温度传感器的测量目标。
由式（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：2B B 21R h )T T (t Q •π•-•λ=∆∆( 2 )式中B R 为样品的半径，Bh 为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，1T 和2T 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2T 时的散热速率来求出热流量t Q ∆∆ 。
实验中，在读得稳态时的1T 和2T 后，即可将B 盘移去，而使发热铝盘A 的底面与散热铜盘P 直接接触。
当盘P 的温度上升到高于稳态时的2T 值若干摄氏度后，再将发热铝盘A 移开，让散热铜盘P 自4 然冷却。
观察它的温度T 随时间t 变化情况，然后由此求出铜盘在2T 的冷却速率2T T t T =∆∆,而t Q t TC m 2T T ∆∆=∆∆••= (m 为紫铜盘P 的质量，C 为铜材的比热容)，就是紫铜盘P 在温度为2T 时的散热速率。
但要注意，这样求出的tT ∆∆是紫铜盘P 的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为P P 2h R 2R 2••π+•π（其中PP h R 与分别为紫铜盘的半径与厚度）。
然而，在观察测试样品的稳态传热时，P 盘的上表面（面积为2P R π）是被样品覆盖着的，根据物体的冷却速率与它的表面积成正比的原理，这部分面积计算时应予以扣除。
那么稳态时铜盘P 的散热速率的实际表达式应按如下修正：()()P P 2P P P 2P h R π2R π2h R π2R πt T C m t Q ••+•••+••∆∆••=∆∆ （ 3 ）将式（3）代入式（2），得：()()()2B21P P B P P R 1T T h 2R 2h h 2R t T C m •π•-•+•+•∆∆••=λ（4 ）【实验仪器】本实验采用杭州精科仪器有限公司生产的TC-型导热系数测定仪。
该仪器采用低于V36的B3隔离电压作为加热电源，安全可靠。
整个加热圆筒可上下升降和左右转动，发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔，作为插入铂电阻温度传感器之用。
散热盘P放在可以调节的三个螺栓（接触点隔热）上，可使待测样品盘的上下两个表面与发热圆盘和散热圆盘紧密接触。
散热盘P下方有一个轴流式风扇，在需要快速降温时用来强制散热。
一个插在发热圆盘（上盘）的小孔内集成温度传感器，作为系统控温和上盘温度检测用（出厂时已安装）。
另一个集成温度传感器根据实验步骤需要，分别插入散热铜圆盘P（下盘）或发热铝圆盘A（上盘）的侧面小孔内。
铂电阻插入时，其表面要涂少量的硅脂，集成温度传感器的两个接线端插在仪器面板的插座内。
变换温度传感器的插入位置，可以由数字表方便地读取上、下盘的温度值。
仪器的数字计时装置，计时范围min166，分辩率s1.0，供实验时计时用。
仪器还设置了PID自动温度控制装置，控制精度C1.0︒，供1︒±，分辨率C实验时控制加热温度用。
【实验内容】在测量导热系数前应先对散热盘P和待测样品的直径、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。
52．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（产品出厂时P盘的质量已用钢印打在上面）。
一．不良导体导热系数的测量：1．实验时，先将待测样品（例如硅橡胶圆片）放在散热盘P上面，然后将发热铝盘A放在样品盘B上方，并用固定螺母固定在机架上，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。
2．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板上的插座加以连接。
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。
3．接通电源，在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度（具体操作见附录）。
按加热开关，如果PID上限温度设置为C100︒，那么当传感器的温度到达C100︒，大约加热40分钟后，发热铝盘A （上盘）、散热铜盘P（下盘）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T和2T的值。
1675．测量散热盘在稳态值2T 附近的散热速率（tT ∆∆）。
移开发热铝盘A ，取下橡胶盘，并将发热铝盘A 的底面与铜盘P 直接接触，当P 盘的温度上升到高于稳态值2T 值若干度（例如C 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30秒(或自定)记录此时的2T 值。
根据测量值可以计算出散热速率t T ∆∆。
二．金属导热系数的测量 ：1．将圆柱体金属铝棒置于发热圆盘与散热圆盘之间，上下表面涂上导热硅脂。
（这时候，测温点应该变换到铝棒的上、下小孔中）2．当发热盘与散热盘达到稳定的温度分布后，1T 、2T 值为金属样品上下两个面的温度，此时散热盘P 的温度为3T 值。
因此测量P 盘的冷却速率为 ：3T 1T tT=∆∆ 由此得到导热系数为： 2213T 1T R 1)T T (h t T C m •π•-•∆∆••=λ=测3T值时可在T、2T达到稳定时，将插在1铝圆柱体“上小孔”或“下小孔”中的集成温度传感器取出，改插入散热盘P小孔中进行测量。
三．空气的导热系数的测量：当测量空气的导热系数时，通过调节三个螺栓，使发热圆盘A与散热圆盘P平行，它们之间的距离为h，并用塞尺进行测量（即塞尺的厚度，一般为几个毫米），此距离即为待测空气层的厚度。
注意：由于存在空气对流，所以此距离不宜过大。
【注意事项】1．集成温度传感器插入发热铝盘A和散热铜盘P侧面的小孔时应在温度传感器头部涂上导热硅脂，避免因传感器接触不良，造成温度测量不准。
2．实验中，抽出被测样品时，应先旋松加热圆筒上端的固定螺钉。
样品取出后，小心将加热圆筒降下，使发热铝盘A与散热铜盘P接触，重新拧紧固定螺钉。
83．实验操作过程中要注意防止高温烫伤。
【数据与结果】1． 实验数据记录（ 铜的比热11)C (g Cal 09197.0C --︒••=，密度3cm /g 9.8=ρ ） 散热盘P ：质量m = (g) 半径：==P P D 21R（cm ） 测量次数1 2 3 4 5 )cm ( D P )cm ( h P橡胶盘： 半径==B B D 21R（cm ） 测量次数1 2 3 4 5 )cm ( D B)cm ( h B稳态时1T 、2T 的值：=1T C ︒ ，2T 测量次数1 2 3 4 5 C)( T 1︒C)( T 2︒ 散热速率：每间隔测一次 时间（s ）0 30 60 90 120 150 180 210 )C ( T 3︒2． 根据实验结果，计算出不良导热体的导热系数(导热系数单位换算：（K m /W 68.418)C (s cmCal 1111•=︒•••---) ，并求出相对误差。
【附录】 PID 智能温度控制器该控制器是一种高性能。
可靠好的智能型调节仪表，广泛使用于机械化工、陶瓷、轻工、冶金、热处理等行业的温度、流量、压力、液位自动控制系统。
控制器面板布置图：例如需要设置加热温度为C 30︒，具体操作步骤如下：1． 先按设定键SET 0.5秒,进入温度设置。
(注：若学生不慎按设定键时间长达5秒，出现进入第二设定区符号，这时只要停止操作5秒，仪器将自动恢复温控状态。
)2．按位移键，选择需要调整的位数，数字闪烁的位数即是可以进行调整的位数。
3．按上调键或下调键确定这一位数值，按此办法，直到各位数值满足设定温度。
4．再按设定键SET 1次，设定工作完成。
如需要改变温度设置，只要重复以上步骤就可。
操作过程可按上图进行（图中数据为出厂时设定的参数）：5．以下图示为第二设定区的设置方式，进入该方式可以对“出厂设置值”进行“重新设置”，一般情况用户不需要重设，只有在控制程序出现混乱时，老师可通过该步骤进行“重新设置”，使工作程序恢复正常。