导热系数的测定
导热系数实验测定
导热系数实验测定
导热系数是描述材料导热性能的物理量，可以通过实验测定得到。
以下是一种测定导热系数的实验方法：
1. 准备实验样品：将需要测量导热系数的样品切成形状相同的小块，尺寸大约为1cm x 1cm x 1cm。
样品表面需要平整光滑，可以使用砂纸打磨。
2. 准备实验仪器：导热系数实验仪、温度计、电源等。
3. 实验步骤：
a. 将实验仪器接通电源，调整好温度计。
b. 将样品放在导热系数实验仪的试样台上。
c. 打开实验仪器，开始测试。
d. 实验仪器会通过导热方式将样品热量传递到散热器上，散热器会将热量散发到空气中。
e. 在测试过程中，记录样品表面和散热器表面的温度。
f. 根据测试数据，计算出样品的导热系数。
4. 实验注意事项：
a. 为了减小误差，需要重复测试多次，取平均值作为最终结果。
b. 在测试过程中，要保证实验环境的恒温恒湿，以免影响测试结果。
c. 在测试不同材料时，需要及时清洗试样台和散热器，以免样品之间相互影响。
这是一种比较简单的测定导热系数的实验方法，实际操作时还需要根据具体情况进行调整。
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量（一）【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
【实验仪器】导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块【实验原理】根据傅里叶导热方程式，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 ∆免租下述表达式：hT T S t Q )(21-=∆∆λ （3-26-1） 式中，tQ ∆∆为热流量；λ即为该物质的导热系数，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)(K m W ⋅。
在支架上先放上圆铜盘P ，在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，由于A,P 都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度T 1、T 2，T 1、T 2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶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“传感器切换”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（3-26-1）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221)(B BR h T T t Q πλ-=∆∆ (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。
当热传导达到稳定状态时，T 1和T 2的值不变，遇事通过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 2的散热速率来求出热流量tQ ∆∆。
实验中，在读得稳定时T 1和T 2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T 2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。
导热系数检测内容及方法
导热系数检测内容及方法（1）防护热板法检测导热系数本方法适用于处于干燥状态下单一材料或者复合板材等中低温导热系数的测定。
依据标准：《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》GB/T10294-88原理：在稳态条件下，防护热板装置的中心计量区域内，在具有平行表面的均匀板状试件中，建立类似于以两个平行匀温平板为界的无限大平板中存在的一维恒定热流。
为保证中心计量单元建立一维热流的准确测量热流密度，加热单元应分为在中心的计量单元和由隔缝分开的环绕计量单元的防护单元。
并且需有足够的边缘绝热或（和）外防护套，特别是在远高于或低于室温下运行的装置，必须设置外防护套。
通过测定稳定状态下流过计量单元的一维恒定热流量Q、计量单元的面积A、试件冷、热表面的温度差/T,可计算出试件的热阻R 或热导率CA（C1试验仪器：1.1平板导热仪(1)导热系数测定范围：(0∙020~L000)W∕(m∙K)(2)相对误差：±3%(3)重复性误差：±2%(4)热面温度范围：(0-80)℃(5)冷面温度范围：(5~60)℃1.2、钢直尺1.3、游标卡尺2、试件要求：1)尺寸试件测量范围：30OmmX30OnInIXI(10~38)mm试件的表面用适当方法加工平整，使试件与面板紧密接触，刚性试件表面应制作的与面板一样平整，并且整个表面的不平行度应在试件厚度的±2%。
试件的尺寸应该完全覆盖加热单元的表面，由于热膨胀和板的压力，试件的厚度可能变化，在装置中在实际的测定温度和压力下测量试件厚度。
热敏感材料不应暴露在会改变试件性质的温度下，当试件在实验室空气中吸收水分显著(如硅酸盐制品)，在干燥结束后尽快将试件放入装置中以避免吸收水分。
3、试件加工试验前，将试件加工成30OnlnI(长)×300mm(宽)的正方形，并且保证冷热两个传热面的平行度，特别是硬质材料的试件，如果冷热两个测试面不平行，这种情况下必须将试件磨平后才能做实验。
导热系数的测定(完整版)
△θ／△t|θ2=θ20，其中△t=120S.
T/s
0
30
60
90
120
150
180
210
θ2/mV
七，数据处理
1．原始数据必需重新抄入实验报告数据处理部分的正文中，再进行具体处理，注意各测量量的单位；
2．采用逐差法求黄铜盘在温度为 时的冷却速率 ，Δt = 120 S
导热系数是单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度是反映材料导热性能的重要参数之一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12实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数
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课程名称：大学物理实验（一）
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4．计算橡胶板的导热系数λ，与标准值 比较，并给出λ测量结果；
5．给出实验结论。
测量结果参考值：
1．DB, hB, DC, hC测量参考值：
橡胶板直径 =131.77 mm橡胶板厚度 =8.25 mm
黄铜盘直径 =130.02 mm黄铜盘厚度 =7.66 mm
黄铜盘质量m=896.2 g黄铜比热C= 3.77×102J/kg.k
3．测量黄铜盘的冷却速率。保持稳态时散热板的环境：
a.电风扇一直工作。
b. 附近的冷却速率。
六、数据记录：
组号：；姓名
1.记录橡胶盘、黄铜盘的直径、高度（DB、Hb、DC、HC），记录相应结果
测量次数
1
2
3
4
5
平均值
所用测量仪器
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、
面和待测样品厚度。 2．将一个电热偶的插头插在表盘的测2内，把冷端放入装有冰水混合物的真空保温 杯内的细玻璃管中，热端插在散热盘的小插孔上；将另一个热电偶插头插在表盘的 测1内，冷端也放入装有冰水混合物的真空保温杯内的另一细管中；热端插入加热盘 上的小插孔中； 3．插好加热板的电源插头：再将 线的一端与数字电压表相连，另一端插在表盘的 中间位置； 4．分别接好导热系数测定仪与数字电压表的电源；数字电压表采用3位半LED显示， 最大量程为20mV。 5．调节数字电压表的调零旋钮，再将加热开关拨至220V档，开始加热； 6．待稳定后，可以将切换开关分别拨至测1和测2端，记录此刻样品上、下表面的温 度；(每隔3分钟读样品上下表面的温度，若在10分钟内样品上下表面的温度示数都 不变，可以认为已经达到稳定状态了)； 7．移去样品，使加热盘与散热盘较好的接触，再将加热开关拨至220V档，加热散热 盘； 8．移开加热板，在散热盘上放置胶木板，使散热盘自然冷却；稳定状态时，通过样 品上表面的热速率与由散热盘向周围环境散热速率相等。记录散热盘冷却至稳态时 的温度。 根据上述装置，由傅里叶导热方程式可知，通过待测样品B盘的热流量 Q / t 为：
Q 2 R 2 1 t h
式中h为样品厚度，R为圆盘样品的半径， 为样品热导率，
1
2
分别为稳态时样品上下平面的温度。
、
实验过程中，当传热达到稳态时，样品上下平面的温度将稳定不变，这时可以认为发 热盘A通过圆盘样品上平面传入热量的速率与由散热盘P向周围环境散热的速率相等。 因此可以通过散热盘P在稳定温度 时的散热速率求出热流量.方法如下：当读得稳 后，将样品B盘抽去，让发热盘A的底面与散热盘P直接接触，使盘P的温 态时的 度上升到比 高出1mV左右时，再将发热盘A移开，放上圆盘样品（或绝缘圆盘）， 让散热盘P自然冷却（电扇仍处于工作状态），每隔30秒钟读一次散热盘的温度示 值，选取邻近 的温度数据，求出铜盘P在的冷却速率 ，则 就是散热盘在 时的散 h 1 mc | 热速率，代入式（3-2）得： t R (3-3)式中, 为样品的质量，为样品 比热容。但须注意，这样求出的 是散热盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其 p 2 R p h p 散热表面积为 2 R2 （其中 与 分别为散 热盘P的半径与厚度）。然而，在观测样品稳态传热时，P盘的上表面（面积为 ）是 被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时散热盘散 热速率的表达式应修正如下：
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仪器简介
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固定于底座上的３个测微螺旋头支撑着一个散热圆铜 盘，在散热盘上安放一待测圆柱或圆盘样品，样品上 再安放一加热圆盘；使样品上下表面维持温度T1、T
２，T1、T２的值用安插在加热圆盘、散热铜盘深孔中
的热电偶来测量（热电偶接数字电压表），热电偶冷
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问题与讨论
1、求冷却速率时,为什么要在散热盘稳态 温度附近选值？ 2、稳态法测量导热系数,要求哪些实验条 件？在实验中如何确定和保证？ 3、在测定散热盘的散热曲线时，若散热盘 上不覆盖原样品盘，对实验结果是否有 影响，为什么？
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dT dx
表示在x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
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Q dT S t dx
这就是傅立叶热传导定律。 式中负号表示热量从高温区向低稳区传导（即传导 的方向与温度梯度的方向相反）。式中比例系数 即为导热系数，它表示相距单位长度的两平面的温
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。
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数据处理
1、根据
4m ckh 1 2 d T1 T2
计算及其不确定度，正确表示结果。 2、将测得样品的与标准值0比较，计算百分误差。
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注意事项 1、热电偶丝较细，操作时应小心，以免折断。
2、热电偶测温点必须与被测物体接触良好。 3、放置冰块时应小心轻放，以免打破杜瓦瓶。 4、实验中加热盘、样品、散热盘等温度比较高，注意 避免烫伤。 5、在测冷却速率时，移开发热盘后必须将它紧紧固定 在机架上，以防在实验过程中下滑而造成事故。
导热系数的测定方法
导热系数的测定方法导热系数（thermal conductivity）是指物质传导热量的能力，是描述物质热传导性能的重要参数。
测定物质的导热系数有多种方法，下面将介绍其中常用的几种方法。
1.热板法测定导热系数热板法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法需要将待测物质包裹在两块热板之间，首先加热其中一块热板，保持另一块热板的温度恒定，然后通过测量两块热板之间传导的热流量和温度差来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.03-200W/m·K范围内的材料。
2.平板法测定导热系数平板法是另一种常用的测定导热系数的方法。
该方法将待测物质切割成平板状，在平板两侧施加不同温度，通过测量两侧温度差和传导热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
3.横向比热差法测定导热系数横向比热差法是一种用于测定导热系数的动态方法。
该方法将待测物质制成棒状，在其表面施加周期性的热源和热沉，通过测量棒状物体两处的温度差和周期性热流量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.2-10W/m·K范围内的材料。
4.传导-对流法测定导热系数传导-对流法是一种用于测定导热系数的方法。
该方法将待测物质加工成圆柱形，通过测量圆柱的传热速率和端部的温度差来计算导热系数。
在传热过程中考虑了传导和对流两个因素。
该方法适用于导热系数在0.03-100W/m·K范围内的材料。
5.热流计法测定导热系数热流计法是一种常用的测定导热系数的方法。
该方法使用热流计进行测量，将待测物质放置在热流计中，通过测量热流计两侧温度的变化和流过的热量来计算导热系数。
该方法适用于导热系数在0.1-500W/m·K范围内的材料。
除上述方法外，还有一些其他测定导热系数的方法，例如横向比热法、横向热流测量法、测量材料的导电系数然后通过Wiedemann-Franz定律计算导热系数等。
这些方法各有优缺点，选择合适的方法需要考虑待测物质的性质、测试条件和测量精度等因素。
导热系数测定
导热系数的测定热传导是热量交换（热传导、对流、辐射）的三种基本方式之一，导热系数（又称热导率）是反映材料热传导性质的物理量，表示材料导热能力的大小。
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，某种材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且还与它的微观结构、温度、压力及杂质含量有关。
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。
材料又分为良导体和不良导体两种。
对于良导体一般用瞬态法测量其导热系数，即通过测量正在导热的流体在某段时间内通过的热量。
对于不良导体则用稳态平板法测量其导热系数。
所谓稳态即样品内部形成稳定的温度分布时即为稳态。
本实验就是用稳态法测量不良导体的导热系数。
【实验目的】1. 了解热传导现象的物理过程，巩固和深化热传导的基本理论；2. 学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数；3. 学会用作图法求冷却速率；4. 了解实验材料的导热系数与温度的关系。
【实验原理】1. 导热系数根据1882年傅立叶（）建立的热传导理论，当材料内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传向低温处，这时，在dt 时间内通过dS 面积的热量dQ ，正比于物体内的温度梯度，其比例系数是热导系数，即：dS dzdT dt dQ λ-= （1） 式中dt dQ 为传热速率，dzdT 是与面积dS 相垂直的方向上的温度梯度，负号表示热量从温度高的地方传到温度低的地方，λ是导热系数。
国际单位制中，导热系数的单位为W ·m －1·K －1。
2. 用稳态平板法测不良导体的导热系数设圆盘P 为待测样品，如图1所示，待测样品P 、散热盘B 二者的规格相同，厚度均为h、截面积均为S（42DSπ=，D为圆盘直径），上下两面的温度为1T和2T保持稳定，侧面近似绝热，则根据（1）式可以知道传热速率为：ShTTShTTdtdQ2112-=--=λλ（2）为了减小侧面散热的影响，圆盘P的厚度h不能太大。
导热系数的测定(完整版)
二、实验原理：
1．热传导定律： ；
2．导热系数概念：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-1·K-1），导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一；
3．稳态法（通过控制热源传热在样品内部形成稳定的温度分布，而进行的测量）测不良导体的导热系数的方法；
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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：2009年月日星期
实验报告提交时间：2009年月日
一、实验目的
1.掌握用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。
5、讨论本实验误差因素，并说明测量导热系数可能偏小的原因。
A、样品表面老化，影响传热；
B、加热板，样品，散热板之间有缝隙，影响传热。
C、热电偶热端与发热盘和散热盘接触不良，应粘些硅油插入小孔底部，等等
6、测冷却速率时，为什么要在稳态温度 附近选值。？
A、当散热板处在不同温度时，它的散热速率不同，与本体温度，环境温度都有关。
并给出λ测量结果.
思考题
1、导热系数的物理意义是什么？
导热系数是单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度，是反映材料导热性能的重要参数之一，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-1•K-1）。
2、实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数？
导热系数的测定
导热系数的测定导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的重要依据，而且是应用材料时的一个设计参数，在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。
因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响热导率的数值，所以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。
测量热导率的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。
本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数，其设计思路清晰、简捷、实验方法具有典型性和实用性。
测量物质的导热系数是热学实验中的一个重要容。
【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．学习用作图法求冷却速率4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3导热系数测试仪一台2、冰点补偿装置一台3、测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板）一组4、塞尺一把【仪器简介】仪器的面板图上面板图下面板图加热温度的设定：①．按一下温控器面板上设定键（S），此时设定值（SV）显示屏一位数码管开始闪烁。
②. 根据实验所需温度的大小，再按设定键（S）左右移动到所需设定的位置，然后通过加数键（▲）、减数键（▼）来设定好所需的加热温度。
③．设定好加热温度后，等待8秒钟后返回至正常显示状态。
连线图从铜板上引出的热电偶其冷端接至冰点补偿器的信号输入端，经冰点补偿后由冰点补偿器的信号输出端接到导热系数测定仪的信号输入端。
【实验原理】为了测定材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。
热传导定律指出：如果热量是沿着Z方向传导，那么在Z轴上任一位置Z处取一个垂直截面积dS（如图1）以表示在Z处的温度梯度，表示在该处的传热速率（单位时间通过截面积dS的热量），那么传导定律可表示成：(S1-1)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，单位时间垂直通过单位面积截面的热量。
(精编课件)导热系数的测定方法.ppt
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【讨论】：
1．可表示为
t 推动力
Q R
热阻
推动力：t (t1 t2 )
热阻：R
δ
A
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例1-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度 为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米 砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热 系数λ=0.6W/m·℃。
dx
分离变量后积分（设不随t而变）
t2 dt Q
δ
dx
t1
A 0
得
Q
A
δ
(t1
t2 )
Q
式中 Q ─热流量或传热速率，W或J/s；
q A δ (t1 t2 ) A ─平壁的面积，m2；
或
Q
(t1
t2 ) δ
δ ─平壁的厚度，m；
─平壁的导热系数，W/(m·℃) ；
A
t1,t2 ─平壁两侧的温度，℃。
?稳态法平板法热流计法瞬态热线法瞬态热线法瞬态平面热源法探针法激光法3法非稳态法导热系数的测量方法?非稳态法稳态法?球体法?实验仪器球壁导热仪适用材料燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数?适用材料用于测定粉状颗粒状纤维状干用于测定粉状颗粒状纤维状干圆球法测定绝热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础
4.热电偶热端 8.调压器
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1.将被测绝热材料放置在烘箱中干燥，然后均匀地装入球壳的夹 层之中。
2.按图44-1安装仪器仪表并连接导线，注意确保球体严格同心。 检查连线无误后通电，使测试仪温度达到稳定状态（约3～4小时）。
导热系数的测定
导热系数的测定讲义⼀：导热系数的测定【实验⽬的】1、感知热传导现象的物理过程；2、学习⽤稳态法测量不良导体的导热系数；3、学习利⽤物体的散热速率测量传热速率。
【实验仪器及装置】FD-TC-B 型导热系数测定仪、游标卡尺及电⼦天平等【实验原理】 1、傅⽴叶热传导⽅程傅⽴叶热传导⽅程正确的反映了材料内部的热传导的基本规律。
该⽅程式指出：在物体内部，垂直于热传导⽅向彼此相距B h ，温度分别是121θθθ（和>）2θ的两个平⾏平⾯之间，当平⾯的⾯积为S 时，在t δ时间内通过⾯积S 的热量Q δ满⾜关系：212124B B B Q S d t h h θθθθδλλπδ--== （1）其tQ δδ为单位时间传过的热量（⼜称热流量），与λ为导热系数（⼜称热导率）、传热⾯积24B d S π=、距离B h 以及温差12θθ-有关。
⽽λ的物理意义为：相距单位长度的两个平⾯间的温度相差⼀个单位时，每秒通过单位⾯积的热量，单位为C m W 0//。
不良导体的导热系数⼀般很⼩，例如，矿渣棉为0.058，⽯棉板为0.12，松⽊为0.15～0.35，混凝⼟板为0.87，红砖为0.19，橡胶为0.22等。
良导体的导热系数通常⽐较⼤，约为不良导体的321010～倍，如铜为4.0×210。
以上各量单位是C m W 0//。
2、稳态温度和热流量的测量（1）稳态温度测量如图（⼆）所⽰，当传热达到稳定状态时，样品上下表⾯的温度21θθ和不变，这时可以认为加热盘C 通过样品传递的热流量与散热盘P 向周围环境散热θθ加热铜盘待测样品散热铜盘图（⼆）1θ2θB h速率相等。
因此可以通过散热盘P 在稳态温度2θ时的散热速率来求出通过样品传递的热流量δδ。
（2）热流量的测量当测得稳态时的样品上下表⾯温度1θ和2θ后，将样品B 抽去，让加热盘C 与散热盘P 接触，使散热盘的温度上升⾼到其稳态2θ时的5℃以上，再移开加热盘，让散热盘在风扇作⽤下冷却，记录散热盘温度θ随时间t 的下降情况，便可求出散热盘在其稳态2θ处的冷却速率2θθθ=??t ，则散热盘P 在2θ时的散热速率为：2θθθ=??t mc（2）其中m 为散热盘P 的质量，c 为其⽐热容。
导热系数的测定方法
导热系数的测定方法导热系数测定方法是用于测量材料导热性能的一种方法，它反映了材料传热过程中导热性能的好坏。
导热系数（也称热传导系数）是指单位面积上单位温度梯度所传热量的大小，通常以W/(m·K）作为单位。
导热系数的测定对于材料的工程应用和科学研究有着重要意义。
导热系数的测定方法主要包括静态法和动态法两种。
静态法主要包括平板法、线热源法和电导率法；动态法主要包括热板法、热流法和横向热阻法。
下面将分别对这些测定方法进行详细介绍。
首先是静态法的测定方法。
平板法是一种常用的测定导热系数的方法，它通过测量在一个稳态条件下材料两侧的温度差及导热板上的热流量来计算导热系数。
具体实验步骤为：首先，将样品固定在一个热源上，使之与导热板接触，然后，在导热板上施加适当的热流，通过测量导热板上和样品两侧的温度差，计算出样品的导热系数。
线热源法是另一种常用的测定导热系数的方法，它通过测量样品上一点处的温升及与之相邻两点的温差来计算导热系数。
具体实验步骤为：首先，在样品中加热一条线热源，然后在与该热源相邻的两点处测量温度差，并测量热源上一点处的温升，通过计算这些数据可以得到样品的导热系数。
电导率法是一种通过测量导体的电阻来计算其导热系数的方法。
此方法适用于导电性能良好的材料，例如金属。
具体实验步骤为：首先，在样品上施加一个稳定的电流，然后测量样品两侧的电压差，并根据样品的几何尺寸计算出其电阻，进而得到导热系数。
其次是动态法的测定方法。
热板法是一种常用的动态法测定导热系数的方法，它通过测量热板上的温度变化来计算导热系数。
具体实验步骤为：首先，将样品夹在两块热板之间，并施加一个恒定的热流，然后通过测量热板上的温度变化，结合样品的几何尺寸和材料的热容量，计算出样品的导热系数。
热流法是一种通过测量固体材料上的传热流量来测定导热系数的方法。
具体实验步骤为：首先，在样品上施加一个恒定的热流，然后通过测量热流的大小和样品两侧的温度差，计算出样品的导热系数。
导热系数的测定
导热系数的测定导热系数通常表示为λ，是指单位时间单位面积内的热量在温度差为1度时通过该材料的能力。
导热系数是材料热传导过程中的一个重要参数，它反映了热传导的速率和效率。
在工程实际中，导热系数的测定是一项重要的研究内容。
1. 热板法热板法是一种静态测量法，即样品两侧的温度分别保持一定的差值，在一定时间内测量样品内的温度变化，以求得样品的导热系数。
瞬态热法是将一个热脉冲注入样品中，然后测量样品的温度响应，根据时间-温度响应曲线来计算导热系数。
二、热板法测定导热系数的原理和步骤热板法是常见的测定导热系数的方法之一。
它根据样品的厚度和面积、热板的温度差、热板材料的导热系数和热容量等参数，测算出样品的导热系数。
（一）测定原理热板法通过测量测试样品中的温度场分布，计算测试样品的导热系数。
在实验装置中，两个寸头平整的热板相互接合，在热板之间放置测试样品，测试样品的上下表面与热板接触，实验时保持一定的温度差，通过记录在热板的加热或冷却过程中，测试样品中温度场变化，以推算测试样品的导热系数。
（二）测定步骤1. 制作测试样品，将样品定向放在两片平行的热板夹具之间，两片热板夹紧。
2. 测定热板间距，两热板表面需用电子秤进行测量，确定热板间的距离。
3. 测定热板温差，在实验前，将装置达到稳定温度，温差保持一致。
4. 记录测试样品的温度分布，在热板的加热或冷却过程中，进行数据采集和处理，记录测试样品的温度变化。
5. 计算测试样品的导热系数，通过计算温度分布，以及相关参数的测量，计算出测试样品的导热系数。
热流计法是通过施加一定的热流密度，测量材料不同位置的温度和不同时间点的温度变化，求解材料的导热系数。
其基本原理是著名的傅里叶热传导定律，该定律表述了物质中热量的传递与媒质的导热系数成正比，与媒质的面积和温度变化成正比，与媒质的厚度成反比。
热流计法是一种直接测量法，即施加定量的热量到测试样品中，记录不同位置的温度变化。
实验中将两片金属薄片紧贴在测试样品表面，接口处数值间隙极小，而金属薄片内部均布热电偶，能够精密观察温度变化。
导热系数测定
• ，保护热板法比热流法的优点是温度范围宽(-180～650℃)与量程广（最高可 达 2W/m·K）。此外，保护热板法使用得是绝对法——无需对测量单元进行 标定
热线法原理示意图
试样
热线
热线法是一种广泛使用的测定不良导体导热系
导热系数测定
（三）导热系数测定
当接触的物体之间或物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高 温处传递到低温处，这种现象称为热传导。热传导是热交换的三 种（热传导、对流和辐射）基本形式之一。
• 导热系数定义:单位面积、单位厚度的试样在温差为1K时， 单位时间内通过的热量即导热系数。单位是W/(m·K)
导热系数(又称导热率)是反映材料热传导能力的重要物理量。
当接触的物体之间或物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传递到低温处，这种现象称为热传导。
（样三品） 放导置热在系主数热材测板质定和方辅法助热板之导间。热系数/λW
材质
导热系数/λW(m. K)
(m. K) 高导热系数材料与／或在高温条件下测量。
此外，保护热板法使用得是绝对法——无需对测量单元进行标定
便能够计算出材料的导热系数。
（导三热） 系导数黄热定系义金数:单测位定面方积法、单位厚3度1的5试样在温差为1K时，单位硬时间质内聚通过氨的热酯量即泡导热系数0。.020 沬 辅助加热器后是散热器和辅助加热器，确保热量的移除与改善控制。
测量通过样品的温度差及两片样品的厚度。
使用两块样品是为了获得向上与向下方向对称的热流，并使加热器的能量被测试样品完全吸收。
数的方法。例如测量非金属固体材料导热系数
• 原理：在匀质均温的物体内部放置一电阻丝，即热线，对其以恒 定功率加热时，热线及其附近试样的温度将随时间变化。根据时 间与温度的变化关系，可以确定该试样的导热系数。
导热系数的测定
πRc2 + 2πRc hc q θ = mc 2πR 2 + 2πR h t θ =θ t θ =θ c c c 2 20 2 20 Dc + 4hc 1 θ = mc D + 2h 2 t θ =θ c c
2 20
于是，导热系数为： 于是，导热系数为：
D + 4h h 1 1 θ c B c λ = mc D + 2h θ θ πR 2 2 t θ =θ c c 10 20 B 2 20
截面面积A
hB
样品（橡胶盘）的传热速率为： 样品（橡胶盘）的传热速率为：
Q θ1 θ 2 =λ A t hB
hB为样品的厚度，A为样品的截面面积。 为样品的截面面积。 为样品的厚度， 为样品的截面面积
θ1为样品上表面的温度， θ2为样品下表面的温度， 样品上表面的温度， 的温度，
实验原理
稳态时: 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
3、稳态法测不良导体的导热系数 、
~ 220 V Ｋ ~ 110 V 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 当传入样品的热量等于 散出的热量时， 散出的热量时，样品处 稳定导热状态。 于稳定导热状态。 样品内部的温度不再 随着时间变化
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（橡胶盘） 散热盘（黄铜盘） 散热盘（黄铜盘） 样品
θ |θ 2=θ 20 测量散热板（黄铜盘） 测量散热板（黄铜盘）的冷却速率 t
用镊子抽出橡胶盘，使发热盘A与散热盘P （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θ 1mv时立即分 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 30秒读出散 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θ2，选择θ20附近前后各四个数据 选择θ 填入记录表，用逐差法进行处理。 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: 用逐差法求冷却速率 0
导热系数的测定是什么原理
导热系数的测定是什么原理导热系数是物质传导热量的能力的量化指标。
它描述了物质在单位时间内单位面积上的热量传导量。
导热系数的测定常用的方法有热传导法、横贯热阻法、热板法、热流计法、激光闪烁法等。
下面我将分别介绍这些方法的原理和应用。
首先是热传导法。
这种方法是通过测量材料中的温度梯度来计算导热系数。
原理是将样品加热到一定的温度，使其产生一个稳定的温度梯度。
然后使用两个温度传感器来测量样品的表面温度和内部温度。
根据温度差、样品厚度和样品的热导率，可以计算出导热系数。
这种方法可以测量不同温度下材料的导热系数变化，并且适用于固体材料的测量，比如金属、陶瓷等。
其次是横贯热阻法。
这种方法是将所要测量的样品夹在两个热源之间，通过测量样品之间的温度差来计算导热系数。
原理是通过热源加热样品的一侧，然后通过热测电阻仪或热电偶来测量另一侧的温度。
根据加热功率、温度差和样品厚度来计算导热系数。
这种方法适用于测量薄膜、涂层等材料的导热系数。
第三是热板法。
这种方法是利用热板的两侧温度差和热功率来计算导热系数。
原理是将样品夹在两个热板之间，其中一个热板加热，而另一个热板保持恒定的温度。
然后通过测量两个热板之间的温度差和加热功率来计算导热系数。
这种方法适用于固体和液体等不同状态的材料。
第四是热流计法。
这种方法是通过测量流经材料的热流量和温度来计算导热系数。
原理是将样品夹在两个热源之间，其中一个热源加热样品，然后使用热流计来测量流经样品的热流量和温度。
根据流量、温度差和样品厚度来计算导热系数。
这种方法适用于测量固体和液体的导热系数。
最后是激光闪烁法。
这种方法是利用激光在材料中的散射和吸收来测量热传导性。
原理是通过激光的闪烁现象来测定材料的热导率。
根据激光在材料中的传播距离和传播时间，以及材料的热扩散系数来计算导热系数。
这种方法适用于对液体、薄膜和纳米材料等的导热系数进行测量。
总体来说，导热系数的测定方法各有不同的原理和适用范围。
在实际应用中，根据不同材料和实验条件的需求选择合适的测量方法是十分重要的。
导热系数的测定方法
导热系数的测定方法
导热系数是描述物质传热性能的物理量，常用的测定方法有以下几种：
1. 平板法：将待测物质制成平板样品，在样品两侧施加一个恒定的温度差，通过测量样品两侧的温度分布来计算导热系数。
2. 热线法：通过将一根加热丝放入待测物质中，使其在一定时间内以恒定功率加热，同时测量加热丝的温度和待测物质的温度分布，从而计算导热系数。
3. 横向热流法：将待测物质制成长方体样品，样品两侧施加不同温度的热源，通过测量样品两侧的热流量和温度差来计算导热系数。
4. 热平衡法：将待测物质制成试样，放置在稳定的温度环境中，测量试样的表面温度，根据表面温度的变化率和试样的尺寸参数来计算导热系数。
5. 热梯度法：简单地说就是测量物质中的温度差别，通过测量物质内部的温度梯度和加热面的功率，来计算导热系数。
这些方法根据不同的实验条件和样品特点选择适合的测定方法，以获得准确的导热系数数值。
同时，也可以利用计算机模拟和数值方法来推算导热系数。
导热系数的测定
导热系数的测定一、实验目的1.学习测定不良导体导热系数的原理和方法。
2.测量样品的导热系数。
二、实验仪器实验台，100Pt 温度传感器，100Pt 数字温度计模块，导热系数实验对象。
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就提出了热传导的定律：若在垂直于热传导方向x 上作一截面S ∆，以0x dx d ⎪⎭⎫ ⎝⎛θ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：S dxd t Q x ∆•-=∆∆0)(θλ （7-1） 式（7-1）中Q t∆∆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，单位为：11--••K m W 。
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mm R 601=，厚度mm h 51=，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（7-1）改写为：S h t Q121θθλ-=∆∆ （7-2） 式（7-2）中S 为样品横截面积。
当1θ、2θ稳定时，传热也达到稳定，即通过待测样品的传热率和黄铜盘向侧面和下面的散热率相同。
202101θθθθ==∆∆=∆∆t qt Q （7-3）式（7-3）中10θ、20θ是传热稳定时的样品上下表面温度，Q t∆∆是样品的传热速率，q t∆∆是黄铜盘散热率。
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当样品上下表面温度可以认为是均匀分布，且样品 盘厚度h1不很大可忽略样品侧面散热的影响时，傅立叶 热传导定律可改写为：
Q T1 T2 S t h1
当T1、T2稳定时，通过样品的传热率和黄铜盘向 侧面和下表面的散热率相同。
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实验4 导热系数的测定
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前言 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 问题与讨论
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前言
导热系数（热导率）是反映材料导热性能的一个重
要参数，在科学实验和工程技术中都要涉及这个参数。
材料按导热性能，可分为良导体和不良导体，通常导电 材料大部分是热的良导体。导热系数的测定大体上分为 稳态法和动态法。稳态平板法是测量不良导体导热系数 的一种常用方法，该法也可测量良导体的导热系数。本 实验采用稳态平板法测量材料导热系数。
T mc t
T2 T20
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式中
k
T t
T2 T20
k是黄铜散热盘的冷却速率，m是黄铜盘质量，c是黄 铜比热（c=3.77102J/kgk）。 那么样品的导热系数
m ckh 4m ckh 1 1 2 sT1 T2 d T1 T2
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仪器简介
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固定于底座上的３个测微螺旋头支撑着一个散热圆铜 盘，在散热盘上安放一待测圆柱或圆盘样品，样品上 再安放一加热圆盘；使样品上下表面维持温度 T1、T
２，T1、T２的值用安插在加热圆盘、散热铜盘深孔中
的热电偶来测量（热电偶接数字电压表），热电偶冷
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实验目的
1、了解热传导的基本规律，掌握稳态平板法测 材料导热系数的方法。 2、利用物体的散热速率求传热速率。 3、学会用热电偶测量温度。
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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。 傅里叶提出:如果热量沿着x方向传导，那么在x轴上任 意位置x0处取一个垂直截面△S （如图），以
保持不变（电压表读数末位数相差 1~ 2），即可认为已 达到热稳定状态。记下此时数字电压表的读数并查表得 出相应的温度T1和T2 。
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5、测散热盘冷却速率。 取出样品，使发热盘与散热盘直接接触，再加热。
当散热盘温度比稳态时的T2高出约20℃（电压表读数约
增加0.8mV）时，停止加热，移去加热盘，并覆盖原样品 盘，让散热盘在风扇作用下冷却，并马上每隔30s记录一 次散热盘的温度值，直到电压表读数比稳态时低约0.5mV 为止。 以时间为X轴，温度为Y轴作出散热盘的冷却曲线 ，画出经过冷却曲线上T2点的切线，其斜率即为温度T2时 散热盘的冷却速率
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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-1· K-1）。
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2.稳态法测传热速率
测量样品导热系数的实验装置如图
热量 截面面积S 发热盘 （黄铜盘）
样品
散热盘（黄铜盘）
h1
待测样品上下表面与发热盘和散热盘紧密接触，热量由 发热盘通过样品上表面传入，并由样品下表面向散热盘 散心
数据处理
1、根据
4m ckh 1 2 d T1 T2
计算及其不确定度，正确表示结果。 2、将测得样品的与标准值0比较，计算百分误差。
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注意事项 1、热电偶丝较细，操作时应小心，以免折断。
2、热电偶测温点必须与被测物体接触良好。 3、放置冰块时应小心轻放，以免打破杜瓦瓶。 4、实验中加热盘、样品、散热盘等温度比较高，注意 避免烫伤。 5、在测冷却速率时，移开发热盘后必须将它紧紧固定 在机架上，以防在实验过程中下滑而造成事故。
d是样品盘的直径。
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3、散热盘冷却速率 冷却速率的定义是单位时间内温度的改变量
T k t
它和材料、表面情况、周围环境的温差有关。本实验 中的k是稳态（T=T20）时的冷却速率，测量方法如下： 测好T10、T20后将样品盘抽去，使发热盘与散热盘直接接 触，使散热盘温度高于T20 ，再冷却，测出T-t变化关系， 并作冷却曲线。
Q q t T1 T10 t
Q t
T2 T20
式中 是黄铜盘的散热速率， T10、T20是热稳态样品上下表面温度。由此可知，只要 q 求得热稳态时黄铜盘的散热速率 ，即可求得样品的导 t 热系数。 黄铜盘的散热速率：
q 是样品的传热速率， t
q t
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T2 T20
dT dx
表示在x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
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Q dT S t dx
这就是傅立叶热传导定律。 式中负号表示热量从高温区向低稳区传导（即传导 的方向与温度梯度的方向相反）。式中比例系数 即为导热系数，它表示相距单位长度的两平面的温
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4、测量稳态时样品盘上下两个表面的温度T1和T2。
将发热板电源电压打到 220V 档，并打开冷却风扇。
当发热盘温度达到4.00mV后即可将开关转换到110V档，
每隔3min左右记录一次发热盘和散热盘的温度值（数字
电压表的读数）。若连续 10min 发热盘和散热盘的温度
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问题与讨论
1、求冷却速率时,为什么要在散热盘稳态 温度附近选值？ 2、稳态法测量导热系数,要求哪些实验条 件？在实验中如何确定和保证？ 3、在测定散热盘的散热曲线时，若散热盘 上不覆盖原样品盘，对实验结果是否有 影响，为什么？
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端浸于杜瓦瓶的冰水混合物中，单刀双掷开关用来变
换热电偶的测量回路。数字电压表用来测量温差电动
势。
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实验内容
1、用游标卡尺测量待测样品和散热盘的直径d和高度h。
2、用物理天平称衡散热盘的质量m。 3、安装、调整整个实验装置。 （1）将样品盘放在散热盘和发热盘之间，调节系统使样 品盘上下两表面与散热盘和发热盘紧密接触。 （2）将铜-康铜热电偶热端插入散热盘和发热盘侧面小 孔中，保证热电偶热端与铜盘接触良好。热电偶冷端插入 杜瓦瓶的冰水混合物中。
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求出T=T20时切线的斜率K（即冷却速率）
T20
注意：测冷却速率时，散热盘散热环境应和测稳态温度 T10、T20时相同。散热面积不同时，应予修正。
S稳态 k k S散热
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稳态时散热面积 散热时散热面积
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实验仪器
FD-TC-Ⅱ型导热系数测定仪 游标卡尺 物理天平 测试样品：硬铝、橡皮 圆盘