不良导体导热系数的测定
不良导体导热系数测定
不良导体导热系数的测定一、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材料的导热系数3、 掌握—种用热电转换方式进行温度测量的方法二、实验仪器导热系数测定仪、游标卡尺等三、实验原理1、如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z 0 处取一个垂直截面积dS ，以dz dT 表示在Z 处的温度梯度，以dtdQ 表示在该处的传热速率（单位时间内通过截面积d S 的热量），那么传导定律可表示成：dS dz dT dt dQ Z 0)(λ-= （1） 式中的负号表示热量从高温区向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反）。
式中比例系数λ即为导热系数。
可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时内垂直通过单位面积截面的热量。
可见，只要测量出样品的温度梯度和传热速率，及垂直于传热方向上样品的面积，即可求出该样品的导热系数。
2、YBF 一3导热系数测试仪实验原理 实验装置如右图，把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体——铜板之间，使两块铜板分别保持在恒定温度T 1和T 2，就可能在垂直于样品 表面的方向上形成温度的梯度分布。
样品厚度可做成h ≤D （样品直径）。
这样，由于样品侧面积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导，即只在此方向上有温度梯度。
由于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样品内同一平行平面上各处的温度也相同。
这样只要测出样品的厚度h 和两块铜板的温度T 1、T 2 ，就可以确定样品内的温度梯度。
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块，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。
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状态，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T 2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。
不良导体的导热系数的测定
【
实 验 目 的
】
1. 学习一种测量不良导体导热系数的方法-稳态 法；体会绕过不便测量的量（使用参量转换法） 的设计思想。 2. 学会用最小二乘法求散热速率。
【
实 验 仪 器
】
游标卡尺（0~150mm，△游 =0.02mm）、 MCTH20型不良导体系数实验仪(散热盘质量 △m=1g，温度△T =0.01℃)
Q T cm t t T2
系统传热达到一种稳定状态时，联立式2.5.2和式2.5.3， 得
4 c m h T B 2 D T T ) tT T B( 1 2 2
（2.5.5）
由上式可知，关键是求散热盘在稳态温度T2附近时 的冷却速率 T t ，由式2.5.5可得样品的导热系数 。 测量冷却速率 T t 的方法：自然冷却法
样品任一横截圆面的传热速率为
散热盘在温度 T 时的散热速率由下式给出
dQ dT cm dt dt 2 c 3 . 8 5 1 0 J/(kg K )
其中，c为散热盘铜盘材料的比热容， m 为散热盘
d T 的质量， 表示散热盘在温度 T 冷却速率。 d t
散热盘在稳定温度 T
2
附近时的散热速率为 (2.5.3)
1 什么叫稳态导热？如何判定实验达到了稳定导热 状态？ 2 什么是传热速率、散热速率、冷却速率？这三者 在稳态测量时有什么内在联系？
【思考题 答 案】
1. 稳态导热”全称“稳定状态导热”，亦称“稳定导热”。 物体内各点的温度不随时间而变化的导热过程。 稳态时，加热盘和散热盘的温度为一稳定值。实验中根 据样品上下表面的温度（即加热盘和散热盘的温度）连续 10min内保持不变，判断实验达到了稳定导热状态。 2. 传热速率：单位时间内通过物体横截面的热量； 散热速率：物体单位时间内散失 的热量； 冷却速率：单位时间内物体温度的减少量。 三者之间的联系：根据热传导定律测量导热系数需要测 量传热速率，但是传热速率难于直接测量。稳态法测量导 热系数就是根据稳态时传热速率等于散热速率，通过测量 散热速率得到传热速率。而散热速率是通过测量在稳态时 散热盘的冷却速率求得的。
不良导体的导热系数的测定
实际应用
导热系数是评估材料导热性能的重要参 数，在建筑、电子、能源等领域有广泛 应用。
VS
展望
随着科技的发展，导热系数的测定技术将 不断改进，提高测量精度和效率。未来可 以结合新材料和新技术，拓展导热系数测 定的应用领域。
THANKS.
不良导体导热性能较差，导热系数通常较小。
温度梯度大
为了使不良导体内部产生足够的热量传递， 需要较大的温度梯度。
测量难度较大
由于不良导体导热性能差，测量时需要更加 精确的设备和技巧。
实验步骤
实验准备
实验设备
01
导热系数测定仪、恒温水槽、天平、量筒、搅拌器、样品盘、
样品勺等。
实验材料
02
不良导体样品（如玻璃纤维、石棉等）、水或其他适宜的导热
物理意义
表示在单位时间内，通过单位面积的 热量与温度梯度之间的关系。
导热系数测定的基本原理
基于傅里叶导热定律：q=-λA(dt/dx)， 其中q为热流量，λ为导热系数，A为 传热面积，dt/dx为温度梯度。
通过测量热流量、温度梯度和传热面 积，可以计算出导热系数。
不良导体导热系数的特点
导热系数较小
不良导体的导热系数的 测定
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与展望
实验目的
01
了解导热系数的基本概念
总结词
理解导热系数在传热过程中的作用和 意义。
详细描述
导热系数是衡量物质导热能力的重要 参数，反映了物质内部热量传递的能 力。通过本实验，学生将深入了解导 热系数的基本概念及其在工程传热问 题中的重要性。
通过数据分析，得出了不良导体 的导热系数，并进行了误差分析。
不良导体导热系数的测定_3
不良导体导热系数的测定一、实验中，测量导热系数的公式为：)()(2)2(21εεπελ-++=B B A A A A R h h R h R dt d c m式中21,εε 是稳态时对应于加热铜盘C ，散热铜盘A 的温度分别为 21,θθ的电压表的读数。
dtd ε：铜盘A 在温度为2θ时的散热速率 m : 铜盘A 的质量 已知 g m 00.896=c ：铜的比热已知 11385--⋅⋅=C Kg J cA R ：铜盘A 的半径已知cm R A 00.132= A h ：铜盘A 的厚度已知 cm h A 754.0= B h ：待测样品B 的厚度 已知 cm h B 800.0= B R ：待测样品B 的半径已知cm R B 00.132=二、实验步骤：1. 小心地将橡胶塞从杜瓦瓶里拔出，将它（连同两根玻璃管）斜靠在基座，如图（1）所示。
将杜瓦瓶装上适量的水和冰块，小心地把橡胶塞连同两根玻璃管塞入瓶中。
（1）2.将铜盘A放在三脚支架上并使之不与周围的三个金属柱接触。
然后，在铜盘A 上放上待测的橡胶盘B，如图（2）。
3.将红外加热装置连同加热铜盘C压在待测的橡胶盘B上。
把热电偶的热端分别插入铜盘C和铜盘A；将红外加热炉的防护罩罩好，如图（3）。
4.将电压表接好，并调零。
把拨动开关拨到上方，电源开关拨到220V，关风扇。
此时，电压表显示的是铜盘C 的温度。
如图（4）。
（2）（3）（4）铜盘A橡胶盘B 三脚支架热电偶热端5. 10分钟后，电源开关拨到110V ，开风扇。
此后，每隔2分钟记录一次上下铜盘的温度，直到连续的三次记录中，上盘的温度不变，同时下盘的温度也不变。
这时系统达到了稳态,将稳态时的温度值记为s s 21,εε 表格1：6. 关电源，关风扇，停止加热。
移去橡胶盘， 使铜盘C 直接接触铜盘A ，拨动开关拨到下方， 电源开关拨到220V 进行加热。
此时，电压表显 示的是铜盘A 的温度。
7. 铜盘A 的温度比稳态时的温度增加1mV ，停止加热。
材料物理性能 实验三不良导体导热系数测定
不良导体导热系数测定导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，导热系数大，导热性能较好的材料称为良导体；导热系数小、导热性能差的材料称为材料的不良导体。
一般来说，金属的导热系数比非金属要大；固体的导热系数比液体的要大；气体的导热系数最小。
本实验介绍一种比较简答的利用稳态法测定不良导体导热系数的方法。
稳态法是通过热源在样品内部形成一稳定的温度分布后，测定不良导体导热系数的方法。
一、实验目的1、掌握稳态法测定不良导体导热系数的方法2、了解物体散热速率和传热速率的关系 二、实验仪器1、TJQDC-1型导热系数测定仪2、游标卡尺3、天平4、镊子 三、实验原理 1、热传导定律当物体内部各处的温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传递到温度较低处，这种现象叫热传导现象。
早在1882年著名物理学家傅立叶(Fourier)就提出了热传导的定律：若在垂直于热传播方向x 上作一截面S ∆，以d dxθ⎛⎫⎪⎝⎭表示0x 处的温度梯度，那么在时间t ∆内通过截面积S ∆ 所传递的热量Q ∆为：Q d S t dxθλ∆⎛⎫=-∆ ⎪∆⎝⎭（1） 式(1)中Qt∆∆为传热速率，负号代表热量传递方向是从高温区传至低温处，与温度梯度方向相反。
比例系数λ称为导热系数，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-1开-1(W ·m -1K -1).2、稳态法测传热速率测定样品导热系数的实验装置如图1所示。
图中待测样品 (圆盘) 半径 1R =60mm ，样品上表面与加热盘(位于上方的黄铜盘)的下表面接触，温度为1θ，加热盘由内部电热丝供热,热量由加热盘通过样品上表面传入样品，再从样品下表面与散热盘 (位于样品下面的黄铜盘) 的上表面相接, 温度为2θ，即样品中的热量通过下表面向散热盘散发。
样品上下表面温度可以认为是均匀分布，在1h 不很大情况下可忽略样品侧面散热的影响，则式(1)改写为：121QS t h θθλ-∆=∆ （2） 式(2)中S 为样品横截面积。
2-实验六不良导体导热系数的测定
实验六(b) 不良导体导热系数的测定实验目的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（橡皮或胶木）的导热系数, 并学会利用冷却法绘制曲线求等温冷却速度。
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℃）, 蒸汽发生器, 气压计（共用）, 游标卡尺, 螺旋测微器, 秒表。
实验原理不良导体导热系数测定仪器装置如图3－6b－1所示。
上铜板与蒸汽室相接, 汽室内的温度T1为水的沸点温度, 可由气压计测出室内压强值, 再按附近压强与沸点之间的关系求得T1。
下铜板侧面开有一个小孔, 可插入温度计, 测量T2, 下有绝热支架, 便于悬在空中有利于散热。
热传导理论指出, 只要物质内部的温度不均匀, 便有热量传递。
根据热传导定律, 沿直线L方向, 在dt时间内通过垂直于L方向上的面积元ds传递的热量为式中负号表示热量沿着温度降低的方向传递；是温度梯度；K为导热系数。
对于一个厚度为h、面积为S的圆形板状的不良导体, 若维持上、下面稳定的温度T1和T2,其侧面绝热, 则在时间内t, 沿着与S面垂直方向上传递的热量Q可表示为（3－6b－1）待测圆形板状不良导体用相同形状的铜板夹持, 如图3－6a－1所示。
若要忽略侧面散热, 应使h较小, 因而做成薄圆形板状体。
它和上下铜板密切接触, 做到紧密吻合。
只有这样, 上下铜板的温度T1.T2就是待测不良导体上下面的温度。
当温度稳定时, 导热系数可以表示为（3－6b－2）式中h、S、T1.T2均可测量。
为待测不良导体的传热速率, 在稳定传热状态下, 可以认为它等于下铜板在温度为T2时, 从下面和侧面向环境散热的速率。
本实验用下铜板的冷却曲线来求散热速率, 其方法如下: 取出待测样品, 使上下铜板直接接触一段时间后, 再取走上铜板, 让下铜板向环境散热, 自然冷却。
若这时下铜板通过上下两面和侧面的散热速率为, 则（3－6b－3）, （3－6b－4）式中c和m为下铜板的比热和质量。
不良导体的导热系数
的比热容），就是紫铜盘P在温
度为T2时的散热速率。
但要注意，这样求出
T t
是紫铜盘的全部表
面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积
为 2 R2 2 RPh（P 其中RP与hP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 Rp2） 是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率
RH2
【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。
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，然后发热盘A放在样品盘B上方， 并用固定螺母固定在机架上，再调节三个螺旋头， 使样品盘的上下两个表面与发热盘和散热盘紧密 接触。
与它的表面积成正比，则稳态时铜盘散热速
率的表达式应作如下修正：
（3） Q mc Q
(
R
2 p
2Rp hp )
t
t
(2
R
2 p
2Rp hp )
将式（3）代入式（2），得：
mc T
(
R
2 p
2hp ) hB
1
（4）
t
(2R
2 p
2hp )(T1 T2 )
Q t
T1 T2 hB
（2）
RB2
T1、T2 为B盘上、下表面的温度，
RB为样品的半径，h3为样品的厚
不良导体导热系数的测定
物理设计性实验论文物理实验教学中心不良导体导热系数的测定测控技术与仪器2009-2摘要：导热系数是表征物质材料传导的重要物理量，对实验过程中数字毫伏表显示电动势测量值与相应的时间关系，利用Excel表格程序画出冷却曲线，对测量的数据进行处理，计算导热系数。
关键词：导热系数；稳态法；散热速率；冷却速率；0.引言：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。
1.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。
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---傅里叶导热方程式。
该方程式表明，在物体内部取两个垂直于热传导方向，彼此相距为h，温度分别为T，T2的平行面（设T1>T2），若平面面积均为S，在△t 秒内通过1面积S的热量为△Q，单位时间内传导的热量△Q/△t称为传热速率，与物体的横截面积S，两面的温度差（T1—T2）成正比。
即：（4-9-1）这就是著名的傅里叶热传导方程，方程中的λ为该物质的导热系数（又称热导率）它是表征物质热传导性能的一个重要物理量。
它的数值大小随材料的不同而异。
λ在数值上等于相距单位长度的两个平面的温度相差1个单位时，在单位时间内通过单位面积的热量。
导热系数的SI单位：瓦特每米开尔文，即w/m、k。
本实验装置如图4-9-1所示，在支架D 上先后放圆铜盘C 、待测样品（圆盘形不良导体）B 和厚底紫铜圆筒A ，圆筒A 发热体由电热板提供热源，A 加热，使样品上、下表面分别和上、下铜盘接触各维持稳定的温度T 1，T 2，它们的数值分别用安插在A 、C 侧面深孔中的热电偶E 来测置。
不良导体导热系数的测定
实验 六 不良导体导热系数的测定导热系数(又称热导率)是表征物质材料热传导性质的重要物理量。
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。
1804年法国物理学家毕奥通过平壁导热实验的结果最早的表述了导热定律。
稍后，1822年法国的傅立叶运用数理的方法，更准确地把它表述为后来称之为傅立叶定律的微分形式，从而奠定了导热理论。
目前测量导热系数的方法都是建立在傅立叶导热定律的基础上。
从测量的方法来说可分为两类：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部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。
本实验采用稳态法进行测量。
【实验目的】（1）学习用稳态法测定材料的导热系数。
（2）学习如何运用实验观测的手段，尽快找到最佳的实验条件和参数，正确测出所需的实验结果的方法。
（3）学习用物体散热速率求热传导速率的实验方法。
（4）学习热电偶的测温原理和方法。
【实验原理】（１） 傅立叶热传导方程1882年法国数学、物理学家傅立叶给出了一个热导体的基本公式——傅立叶导热方程式。
该方程式指出，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h 、温度分别为1T 、2T 的平行面（设 1T >2T ），若平面面积均为 S ，在d t 时间内通过面积S 的热量d Q 满足下述表达式：dtdQ =h T T S 21-λ, （1） 式中dt dQ 为热流量，λ为该物质的热导率（又称导热系数），表明物质导热的能力。
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，在单位时间内通过单位面积的热量；其单位为)K m (W 。
（2）本实验装置为导热系数测定仪，如图1所示。
本仪器可用于稳态法测量不良导体、金属和气体的导热系数，采用电热板加热、热电偶测温、数字毫伏表测量温差电动势。
它由电加热板、铜加热盘A,橡皮样品圆盘B,铜散热盘C 、样品支架及调节螺丝、风扇、温度传感器以及控温与测温器组成。
不良导体导热系数的测量
不良导体导热系数的测量摘要导热系数是描述物质导热性能的重要参数，对于不良导体的导热系数的准确测量具有重要意义。
本文主要介绍了不良导体导热系数测量的原理、常用方法以及相关技术要点，旨在为不同领域的研究者提供参考和指导。
引言不良导体通常指导热性能较差的材料，其导热系数远低于金属等良导体。
不良导体导热系数的准确测量对于材料研究、热工性能评估等领域具有重要意义。
本文将介绍几种常用的不良导体导热系数测量方法，并详细介绍每种方法的原理和步骤。
原理不良导体导热系数测量的原理基于热传导定律。
热传导定律描述了物质内部的热能传递过程，其中导热系数是衡量物质传导热能的能力。
不良导体导热系数的测量可以通过测量物质中的温度变化和热流密度来间接获得。
常用方法热板法热板法是一种常用且简便的不良导体导热系数测量方法。
该方法通过在样品两侧施加热流，并测量样品表面的温度变化来计算导热系数。
具体步骤如下：1.将样品放置在两个加热板之间，确保样品与加热板之间的良好接触。
2.在样品的一侧加热板上施加固定的热流。
3.使用温度传感器测量样品表面的温度变化。
4.根据热流密度和温度变化计算样品的导热系数。
横向热流法横向热流法是另一种常用的不良导体导热系数测量方法。
该方法通过在样品两侧施加热流，并测量样品横向传导热流的温度分布来计算导热系数。
具体步骤如下：1.将样品放置在热源之间，确保样品与热源之间的良好接触。
2.在样品的一侧施加固定的热流。
3.使用温度传感器测量样品横向传导热流的温度分布。
4.根据温度分布和热流密度计算样品的导热系数。
长度法长度法是一种适用于纵向导热系数测量的方法，特别适用于长棒形状的不良导体。
该方法通过测量样品两端的温差和长度来计算导热系数。
具体步骤如下：1.将样品的一端保持恒定温度，而另一端保持绝热。
2.使用温度传感器测量样品两端的温差。
3.测量样品的长度。
4.根据温差、长度和热流密度计算样品的导热系数。
相关技术要点不良导体导热系数的测量需要注意以下技术要点：1.样品与热源之间要确保良好接触，以减小热接触电阻。
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量
不良导体热导率得测量实验简介导热系数(又叫热导率)就是反映材料热性能得重要物理量。
热传导就是热交换得三种(热传导、对流与辐射)基本形式之一,就是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各个研究领域得课题、材料得导热机理在很大程度上取决于它得微观结构,热量得传递依靠原子、分子围绕平衡位置得振动以及自由电子得迁移。
在金属中电子流起支配作用,在绝缘体与大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。
因此,某种材料得导热系数不仅与构成材料得物质种类密切相关,而且还与材料得微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。
在科学实验与工程设计中,所用材料得导热系数都需要用实验得方法精确测定。
测固体材料热导率得实验方法一般分为稳态法与动态法两类。
实验原理dt时间内通过dS面积得热量dQ,正比于物体内得温度梯度,其比例系数就是导热系数,即:(1)式中为传热速率,就是与面积dS相垂直得方向上得温度梯度,“—”号表示热量由高温区向低温区域,λ就是导热系数,表示物体导热能力得大小、在SI中λ得单位就是W·m-1·K-1、对于各向异性材料,各个方向得导热系数就是不同得(常用张量来表示)、1、不良导体导热系数得测量图1就是不良导体导热系数测量装置得原理图。
设样品为一平板,则维持上下平面有稳定得T1与T2(侧面近似绝热),即稳态时通过样品得传热速率为:(2)为样品上表面得面积,(T1—Ｔ2)为上、下平面式中h B为样品厚度,S BＲ2Ｂ得温度差,λ为导热系数。
在实验中,要降低侧面散热得影响,就需要减小ｈ。
因为待测平板上下平面得温度T1与T2就是用传热圆筒A得底部与散热铜盘C得温度来代表,所以就必须保证样品与圆筒A得底部与铜盘C得上表面密切接触。
实验时,在稳定导热得条件下(T1与T2值恒定不变),可以认为通过待测样品盘B得传热速率与铜盘C向周围环境散热得速率相等。
因此可以通过C盘在稳定温度T2附近得散热速率,求出样品得传热速率。
不良导体的热导系数的测量
不良导体的热导系数的测量实验简介材料的导热系数是反映材料热性能的物理量，导热机理在很大程度上取决与它的微观结构，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。
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。
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，另一类是动态法。
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析，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。
实验目的了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数并用作图法求冷却速率。
实验仪器待测橡皮垫、黄铜板、加热铜质圆盘（带隔热层）、红外灯、热电偶、杜瓦瓶、冰水混合物、0~250V 变压器、秒表、游标卡尺等实验原理1，导热系数当物体内存在温度梯度时，热量从高温流向低温，谓之热传导或传热，传热速率正比于温度梯度以及垂直于温度梯度的面积，比例系数为热导系数或导热率：dS dxdTdt dQ λ-= （1） 2，不良导体导热系数的测量厚度为h 、截面面积为S 的平板形样品（橡胶板）夹在加热圆盘和黄铜盘之间。
热量由加热盘传入。
加热盘和黄铜盘上各有一小孔，热电偶可插入孔内测量温度，两面高低温度恒定为T 1 和T 2时，传热速率为S hT T dt dQ21--=λ （2）图 1图 2由于传热速率很难测量，但当T 1 和T 2稳定时，传入橡胶板的热量应等于它向周围的散热量。
这时移去橡胶板，使加热盘与铜盘直接接触，将铜盘加热到高于T 2约10度，然后再移去加热盘，让黄铜盘全表面自由放热。
每隔30秒记录铜盘的温度，一直到其温度低于T 2，据此求出铜盘在T 2附近的冷却速率dtdT。
铜盘在稳态传热时，通过其下表面和侧面对外放热；而移去加热盘和橡胶板后是通过上下表面以及侧面放热。
不良导体导热系数的测定
不良导体导热系数的测定[实验目的]1. 用稳定流动法测定橡皮的导热系数；2. 学习用温差电偶测量温度的方法。
[实验器材]导热系数测定仪，热电偶（铜－康铜），多量程数字电压表，橡皮样品，杜瓦瓶，游标卡尺，螺旋测微计。
[实验原理]有一粗细均匀的橡皮圆盘，上平面与发热盘接触（温度高），下平面与散热盘接触（温度低），则热量将从高温面流向低温面。
在加热一段时间后，若圆盘上各处的温度不变（但不同横截面的温度不同，存在温度差），而且向圆盘侧面散失的热量可以忽略时，则在相等的时间内，通过圆盘各横截面的热量应该相等。
当圆盘各截面有热量通过，但各处温度保持不变时，就称为达到了稳定流动状态。
在稳定流动状态下，橡皮圆盘与外界的热交换为零，即上平面从发热盘吸收的热量等于下平面向散热盘放出的热量。
由此，法国数学家、物理学家约瑟夫·傅立叶给出测定导热系数的导热方程。
该方程式指出，在物体内部垂直于导热方向上，二个相距为h ，面积为A ，温度分别为θ1、θ2的平行平面，在∆t 秒内，从一个平面传到另一个平面的热量∆Q ，满足下述表达式：hA t Q 21θθλ-⋅⋅=∆∆ （1） 式中λ定义为该物质的导热系数，亦称导热率。
由此可知，导热系数——表示物质热传导性能的物理量，其数值等于二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。
对于样品橡皮圆盘，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（即t Q t Q ∆∆=∆∆'），而tmc t Q ∆∆=∆∆θ'，2 R A π=，所以 212 12θθπθλθθ-⋅⋅∆∆==h R t mc （2） 导热系数的SI 制单位（瓦特每米开尔文）的符号为：W/m •℃导热系数的量纲为：[][][][][][]13222--=⋅⋅⋅=∆=θθθλLMT T L L MT L t A h Q 导热系数过去常用的非SI 制单位是国际蒸汽表卡每秒厘米开（尔文）：cal / (s ·cm ·℃)，它与SI 单位的换算是：1cal / (s ·cm ·K )=418.68 w / (m ·K )材料的结构变化与杂质多寡对导热系数都有明显的影响。
材料物理性能 实验三不良导体导热系数测定
不良导体导热系数测定导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，导热系数大，导热性能较好的材料称为良导体；导热系数小、导热性能差的材料称为材料的不良导体。
一般来说，金属的导热系数比非金属要大；固体的导热系数比液体的要大；气体的导热系数最小。
本实验介绍一种比较简答的利用稳态法测定不良导体导热系数的方法。
稳态法是通过热源在样品内部形成一稳定的温度分布后，测定不良导体导热系数的方法。
一、实验目的1、掌握稳态法测定不良导体导热系数的方法2、了解物体散热速率和传热速率的关系 二、实验仪器1、TJQDC-1型导热系数测定仪2、游标卡尺3、天平4、镊子 三、实验原理 1、热传导定律当物体内部各处的温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传递到温度较低处，这种现象叫热传导现象。
早在1882年著名物理学家傅立叶(Fourier)就提出了热传导的定律：若在垂直于热传播方向x 上作一截面S ∆，以d dxθ⎛⎫⎪⎝⎭表示0x 处的温度梯度，那么在时间t ∆内通过截面积S ∆ 所传递的热量Q ∆为：Q d S t dxθλ∆⎛⎫=-∆ ⎪∆⎝⎭（1） 式(1)中Qt∆∆为传热速率，负号代表热量传递方向是从高温区传至低温处，与温度梯度方向相反。
比例系数λ称为导热系数，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-1开-1(W ·m -1K -1).2、稳态法测传热速率测定样品导热系数的实验装置如图1所示。
图中待测样品 (圆盘) 半径 1R =60mm ，样品上表面与加热盘(位于上方的黄铜盘)的下表面接触，温度为1θ，加热盘由内部电热丝供热,热量由加热盘通过样品上表面传入样品，再从样品下表面与散热盘 (位于样品下面的黄铜盘) 的上表面相接, 温度为2θ，即样品中的热量通过下表面向散热盘散发。
样品上下表面温度可以认为是均匀分布，在1h 不很大情况下可忽略样品侧面散热的影响，则式(1)改写为：121QS t h θθλ-∆=∆ （2） 式(2)中S 为样品横截面积。
不良导体的导热系数的测定
表2.5.2 平衡温度以及冷却时时间、温度记录
热平衡时，加热盘温度T 1
散热盘温度T 2
冷却过程中，数据记录如下：
t i (s)
Ti T T
2
t 1ห้องสมุดไป่ตู้ t 10 t 5
t t 5
T
2
t 10 t 15
(℃)
表2.2
等精度数据
y1
y
2
y
3
y
n
x1
x
2
x3
x
x
n
n i
a y bx b x y xy (x ) x
2 2
i
n
xi n
n i
y
yi n
xy ( xi yi ) n
x x
2 i
n
2 i
n
【
实 验 内 容
】
8 计算样品的导热系数实验最佳值
R 2 h 4 c m h T P p B 2 2 R 2 h R ( T T ) tTT P p B 1 2 2
注：上式中
【
注 意 事 项
】
1. 在测试散热盘的散热速率时，取走样品之前，一定 要先关掉电源，然后再让加热盘与散热盘接触，同时 绝不能用手去碰触加热盘与散热盘。小心操作！注意 安全，避免烫伤。 2. 实验结束后，切断电源，保管好测量样品。不要使 样品两端划伤，以免影响实验的精度。
【分 析 思 考】
】
5 按“QUIT”键退出，关闭加热开关，取走上铜盘， 进入“冷却”选项，让下铜盘自然冷却，当T2低于 下铜盘平衡温度10度后，显示“OK”，如图2.5-7所 示。
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：
图1
实验中应该在两个传感器上涂些导热硅脂或者硅油，以使传感器和加热盘、散热盘充分接触；另外，加热橡皮样品的时候，为达到稳定的传热，调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘紧密接触，注意不要中间有空气隙；也不要将螺
减小样品侧面与底面的放热比，
样品内部的温度梯度，从而减小实验误差，所以实验过程中，风扇一定要打开。
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况。
由于热电偶冷端的温度为0℃，当温度θ变化范 围不太大时，其温差电动势ε与待测温度θ存在线性关 系，即有,所以可用测得的温差电动势ε代替温度θ。 将测得的数据作ε～t图，图中曲线在ε2处的斜率为， 求得铜盘A在θ2时的冷却速率为。
Q mc d (RA2 2RAhA )
t
dt 2(RA2 RAhA )
不良导体导热系数的测定
【预习要点】 了解导热系数的两种测量方法，即稳态法和动态
法。本实验采用稳态法测定不良导体的导热系数。
【实验目的】 1、学会用稳态平板法测定不良导体的导热系数 2、学习用作图法求散热速率。
【仪器用具】 导热系数测定仪、热电偶2副、直流数字电压表、
游标卡尺、天平、停表等。
【实验原理】 由傅里叶热传导方程可知，对于半径为RB、厚度
【思考题】 1、改变样品形状，采取一些措施，能否利用本
实验装置测量良导体的导热系数？为什么？
（2）
பைடு நூலகம்
由于物体的冷却速率与它的表面积成正比，则 稳态时，铜盘A的散热速率为
mc d (RA 2hA )
hB
（3）
dt 2(RA hA ) (1 2 )RB 2
式中ε1、ε2匙对应于温度θ1、θ2的电压表读数。
【实验内容】 导热系数测定仪主要由加热装置和散热铜盘组
成。待测样品应放在加热装置底盘和散热铜盘之间， 并紧密接触。当系统的加热功率等于散热功率时， 系统的温度分布将趋于稳定。利用稳态法测量样品 的导热系数就是在温度场的分布不随时间变化时， 测量样品上下表面的温度。这两个温度可用与样品 紧密接触的上下铜盘的温度代替。
为hB的圆盘样品，在单位时间内通过待测样品B任一 圆戒面的热流量为
δQ δt
λ
θ1 2
hB
πRB 2
（1）
在稳定导热条件下，可认为通过样品B的热流量
等于散热铜盘A从下面及侧面在温度为θ2时向周围环 境的散热速率，实验中在测得稳定温度θ1、θ2后，即 可抽出样品B，让发热铜盘C直接与铜盘A接触。加
热铜盘A，使温度上升到比θ2高10℃以上，再将铜盘 C移开，让铜盘A冷却，观测温度θ随时间t变化的情