大学物理实验-导热系数的测定
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20
2
3
采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为 20时的冷却速率 ，其中t=120s。
t 2 20
4
计算橡胶板的导热系数，并与标准值比 较，计算出百分比误差。
操作要点
3 1 数字电压表调 零，注意热电 偶接线。实验 过程中散热风 扇保持开启。 2 构建稳态环境， 10保持在 3.50mV±0.03 mV范围内， 测量20 测量黄铜盘的 冷却速率 时要 在20附近。
30 60 90 120 150 180 210
0
120 30 150 60 180 90 210 4
数据记录和处理
1
记录橡胶盘（样品）和黄铜盘（散热板） 的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘（ 散热板）质量mC。 记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10 和
测量散热板（黄铜板）的冷却速率 t ，
2
3
计算。
2
20
构建热传递的稳定状态 （1）调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。
（2）调整电热板的供电方式,人为控制发热盘 的温度在: θ 1 = 3.50±0.03mV
（3）每隔2分钟观察散热盘的温度θ2 , 记录 θ1 ， θ2；若在10分钟内θ2基本保持不变则系 统的热传导已达到稳定状态。对最后10分钟内 的5次温度分别求平均得θ10， θ20。
思考题： 课后 3，5，6
大学物理实验
导热系数的测定
深圳大学物理科学学院
实验原理
1、热传导定律
在t时间内经Ｓ传递的热量为Q：
Q d S t dx x0
实验原理
2、导热系数
Q d S t dx x0
称为导热系数
导热系数——表示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
| 2 20 测量散热板（黄铜盘）的冷却速率 t
（4）用镊子抽出橡胶盘，使发热盘A与散热盘P直
接接触，通电使散热板温度比θ20高1mv时立即分
离两板，散热盘开始自由冷却，每隔30秒读出散
热盘的温度示值2，选择θ20附近前后各四个数据
填入记录表，用逐差法进行处理。 ｔ／Ｓ θ/mv 用逐差法求冷却速率: 0
电风扇散热
实验装置示意图
实验原理
发热盘 样品（橡胶盘） 样品
截面面积A
hB
散热盘（黄铜盘）
样品（橡胶盘）的传热速率为：
Q 1 2 A t hB
1为样品上表面的温度， 2为样品下表面的温度，
hB为样品的厚度，A为样品的截面面积。
实验原理
稳态时:传入的热量等于散出的热量 即，样品的传热速率等于散热盘的散热速率
2 20
于是，导热系数为：
D 4h h 1 1 c B c 2 mc 2 t Dc 2hc 10 20 RB 2 20
实验原理
4、温差热电偶的工作原理
两种金属接触处由 于温度差而产生电动势 的现象称为温差电动势， 一般情况下，温差电动 势近似与两接触端的温 度差成正比。
q t 2 20
由上式可见，关键是求散热盘的散热速率
移开样品，让散热盘自然散热冷却，在温度 20附近，散热盘的散热速率可以表示为：
q mc t t 2 20 2 20
实验原理
考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同， 引入修正系数：
Rc2 2Rc hc q mc 2R 2 2R h t t c c c 2 20 2 20 Dc 4hc 1 mc D 2h 2 t c c
传递的热量，单位是瓦· -1 · -1（W ·m-1•K-1），导 米 开
热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一。
3、稳态法测不良导体的导热系数
~ 220 V
Ｋ
~ 110 V
源自文库
电热板
发热盘 Ｑ Ｑ 橡胶盘 Ｑ 散热板
•当传入样品的热量等于 散出的热量时，样品处 于稳定导热状态。 样品内部的温度不再 随着时间变化
Q q t 1 10 t 2 20
稳态时样品上下表面的温度分 别为一定值10 和20
样品
实验原理
Q 1 2 A t hB
Q q t 1 10 t 2 20
10 20 q A t hB 2 20
检流计
加热 0°C 冰水
Et 0
电压值即为温度示数
检流计
杜瓦瓶里冰水混合物为 冷端；发热盘、散热盘 分别与冷端形成两个温 差电偶。
实验内容
1
记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板） 的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质 量mC，由实验室提供。
稳态法测橡胶盘上下表面的温度10 和20
2
3
采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为 20时的冷却速率 ，其中t=120s。
t 2 20
4
计算橡胶板的导热系数，并与标准值比 较，计算出百分比误差。
操作要点
3 1 数字电压表调 零，注意热电 偶接线。实验 过程中散热风 扇保持开启。 2 构建稳态环境， 10保持在 3.50mV±0.03 mV范围内， 测量20 测量黄铜盘的 冷却速率 时要 在20附近。
30 60 90 120 150 180 210
0
120 30 150 60 180 90 210 4
数据记录和处理
1
记录橡胶盘（样品）和黄铜盘（散热板） 的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘（ 散热板）质量mC。 记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10 和
测量散热板（黄铜板）的冷却速率 t ，
2
3
计算。
2
20
构建热传递的稳定状态 （1）调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。
（2）调整电热板的供电方式,人为控制发热盘 的温度在: θ 1 = 3.50±0.03mV
（3）每隔2分钟观察散热盘的温度θ2 , 记录 θ1 ， θ2；若在10分钟内θ2基本保持不变则系 统的热传导已达到稳定状态。对最后10分钟内 的5次温度分别求平均得θ10， θ20。
思考题： 课后 3，5，6
大学物理实验
导热系数的测定
深圳大学物理科学学院
实验原理
1、热传导定律
在t时间内经Ｓ传递的热量为Q：
Q d S t dx x0
实验原理
2、导热系数
Q d S t dx x0
称为导热系数
导热系数——表示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
| 2 20 测量散热板（黄铜盘）的冷却速率 t
（4）用镊子抽出橡胶盘，使发热盘A与散热盘P直
接接触，通电使散热板温度比θ20高1mv时立即分
离两板，散热盘开始自由冷却，每隔30秒读出散
热盘的温度示值2，选择θ20附近前后各四个数据
填入记录表，用逐差法进行处理。 ｔ／Ｓ θ/mv 用逐差法求冷却速率: 0
电风扇散热
实验装置示意图
实验原理
发热盘 样品（橡胶盘） 样品
截面面积A
hB
散热盘（黄铜盘）
样品（橡胶盘）的传热速率为：
Q 1 2 A t hB
1为样品上表面的温度， 2为样品下表面的温度，
hB为样品的厚度，A为样品的截面面积。
实验原理
稳态时:传入的热量等于散出的热量 即，样品的传热速率等于散热盘的散热速率
2 20
于是，导热系数为：
D 4h h 1 1 c B c 2 mc 2 t Dc 2hc 10 20 RB 2 20
实验原理
4、温差热电偶的工作原理
两种金属接触处由 于温度差而产生电动势 的现象称为温差电动势， 一般情况下，温差电动 势近似与两接触端的温 度差成正比。
q t 2 20
由上式可见，关键是求散热盘的散热速率
移开样品，让散热盘自然散热冷却，在温度 20附近，散热盘的散热速率可以表示为：
q mc t t 2 20 2 20
实验原理
考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同， 引入修正系数：
Rc2 2Rc hc q mc 2R 2 2R h t t c c c 2 20 2 20 Dc 4hc 1 mc D 2h 2 t c c
传递的热量，单位是瓦· -1 · -1（W ·m-1•K-1），导 米 开
热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一。
3、稳态法测不良导体的导热系数
~ 220 V
Ｋ
~ 110 V
源自文库
电热板
发热盘 Ｑ Ｑ 橡胶盘 Ｑ 散热板
•当传入样品的热量等于 散出的热量时，样品处 于稳定导热状态。 样品内部的温度不再 随着时间变化
Q q t 1 10 t 2 20
稳态时样品上下表面的温度分 别为一定值10 和20
样品
实验原理
Q 1 2 A t hB
Q q t 1 10 t 2 20
10 20 q A t hB 2 20
检流计
加热 0°C 冰水
Et 0
电压值即为温度示数
检流计
杜瓦瓶里冰水混合物为 冷端；发热盘、散热盘 分别与冷端形成两个温 差电偶。
实验内容
1
记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板） 的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质 量mC，由实验室提供。
稳态法测橡胶盘上下表面的温度10 和20