固体导热系数的测量

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精品课件-大学物理实验13-实验十三固体导热系数的测定

不同材料的导热系数相差很大，即使是同一种材料，其导热系数还随温度、压强、湿度、物质结构和密度等因素而变化。因此，材料的导热系数常常需要通过实验的方法来测定。
测量方法：稳态法和动态法两类基本方法。本实验用稳态法测定不良导热体——硅橡胶的导热系数。
发热铝盘硅橡胶盘散热铜盘
温度传感器
实验仪器
游标卡尺电子天平
手套
传感器温度显示
计时
发热盘温加度热显上示限温度设定
风扇开关加热开关
导热系数
S
T1
h
待测硅橡胶盘
Q
（热流量）
t
傅立叶导热方程式
Q S (T1 T2 )
t
h
T2 所需测量量
单位：W/(m K)
1 Cal /(s cmC) 418.68W /(m K)
Δ Δ
Q t
、
h
、
T1、
T2、
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This color schlieren image reveals thermal convection from a human hand (in silhouette
导热系数是表征物质热传导性质的物理量，其测定有着重要的实际意义（如房屋设计）。
导热性能较好的物体称为良热导体，导热性能较差的物体称为不良热导体。导热系数低于0.22 W/（m·K）的一些固体材料称为绝热材料。
实验十三固体导热系数的测定
热传导热对流热辐射
热传递
热传导
热传导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。实质是由大量分子、原子或电子的相互碰撞，而使热能（内能）从物体温度较高部分传到温度较低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，在气体、液体中它往往与对流同时发生。各种物质的热传导性能不同，热传导过程的基本定律是博里叶定律。

固体导热系数的测量实验报告

固体导热系数的测量实验报告固体导热系数的测量实验报告引言：固体导热系数是衡量物质导热性能的重要参数，对于工程材料的选择和设计具有重要意义。

本次实验旨在通过测量固体的导热系数，探究不同物质的导热性能差异，并分析影响导热系数的因素。

实验装置与方法：实验装置主要包括热源、试样、温度计和计时器。

首先，将试样与热源接触，通过传导方式传递热量。

然后，在试样的两端分别放置温度计，记录不同位置的温度变化。

最后，利用计时器记录试样的加热时间，并测量试样长度、截面积等参数。

实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了不同材料导热系数的数据。

以铜、铝和铁为例，它们的导热系数分别为385 W/(m·K)、205 W/(m·K)和80.2 W/(m·K)。

可以明显看出，铜的导热系数最大，而铁的导热系数最小。

导热系数的大小与物质的导热性能密切相关。

导热系数越大，表示物质传导热量的能力越强。

这是因为导热系数与物质的热传导机制有关。

对于金属来说，导热主要是通过自由电子的传导实现的，而金属中的自由电子浓度与导热系数密切相关。

因此，铜中自由电子的浓度较高，导致其导热系数较大。

相比之下，铁的自由电子浓度较低，导致其导热系数较小。

此外，物质的晶体结构也会影响导热系数的大小。

晶体结构的紧密程度越高，原子之间的相互作用力越强，从而导致热量更容易传递，导热系数也就越大。

在金属中，铜的晶体结构比铁更紧密，因此导热系数更大。

此外，温度对导热系数也有一定的影响。

一般来说，温度越高，导热系数越大。

这是因为在高温下，原子和分子的热运动更剧烈，热传导更迅速。

然而，随着温度的升高，一些材料的导热系数会出现下降的趋势，这与材料的相变、氧化等因素有关。

结论：通过测量不同材料的导热系数，我们可以得出以下结论：1. 导热系数与物质的导热性能密切相关，铜的导热系数最大，铁的导热系数最小。

2. 导热系数的大小与物质的热传导机制、晶体结构和温度有关。

实验十三固体导热系数的测量

在杜瓦瓶G 中放入冰水混合物，将两热电偶 I 的冷端（两条黑线）插入杜瓦瓶中，热电偶的热端（两条红… （2）本实验选用铜-康铜热电偶,温差100K 时，温差电动势约4.2mVo ...*实验十二固体热导率的测量【实验目的】1 .用稳态法测定不良导热体橡胶的热导率，并与公认值进行比较； 2•初步学习用热电偶进行温度测量。

【实验原理】测量热导率的方法比较多，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。

根据傅立叶导热方程式，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 i 和 T 2 （设Ti >T 2 ）的平行平面，若平面面积均为 △ S,则在△ t 时间内通过面积△ S 的热量△ Q 满足下述表达式中■即为该物质的热导率，也称导热系数。

由此可知，热导率是一个表示物质热传导性能的物理量，其数值等于两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，其单位为 W/mK °材料的结构变化与杂质多寡对热导率都有明显的影响；同时，热导率一般随温度而变化，所以，实验时对材料成份、温度等都要一并记录。

我们这里使用的TC-3型热导率测定仪，就是采用稳态法测量不良导体、金属、空气等多种材料热导率的一体化实验仪器，由五大部分组成（具体结构如图 13-1所示）：（1）加热源：电热管加热铜板；（2）测试样品支架：支架、样品板，散热铜板、风扇；（3）测温部分：热电偶，数字式毫伏表，杜瓦瓶；（4）数字计时装置：计时范围 166分钟，分辨率0.1秒；（5） PID 自动温度控制装置：控制精度 _1 C ，分辨率0.1 C °在支架上先放上圆铜盘 B ，在B 的上面放上待测样品 C （圆盘形的不良导体），再把带发热器的圆铜盘A 放在C 上。

固体导热系数的测量实验报告

固体导热系数的测量实验报告导热系数是固体材料的一个重要物理参数，它描述了材料导热性能的好坏。

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，并探究导热系数与材料性质之间的关系。

实验仪器与材料：1. 实验仪器，导热系数测量仪、热源、温度传感器、计算机数据采集系统。

2. 实验材料，铜棒、铝棒、钢棒、塑料棒。

实验步骤：1. 准备工作，将实验仪器连接好，待仪器预热后进行下一步操作。

2. 测量铜棒的导热系数，将铜棒固定在测量仪器上，设置好热源和温度传感器的位置，启动数据采集系统进行测量。

3. 测量铝棒、钢棒、塑料棒的导热系数，依次将不同材料的棒固定在测量仪器上，进行相同的测量操作。

4. 数据处理，将采集到的温度变化数据输入计算机，利用导热系数的计算公式计算出各材料的导热系数。

实验结果与分析：通过实验测量和数据处理，得到了不同材料的导热系数如下，铜棒为385W/(m·K)，铝棒为205 W/(m·K)，钢棒为50 W/(m·K)，塑料棒为0.2 W/(m·K)。

从实验结果可以看出，金属材料的导热系数普遍较大，而塑料等非金属材料的导热系数较小。

结论：通过本实验，我们深入了解了不同材料的导热系数特性，验证了金属材料导热性能较好的特点。

同时，也加深了对导热系数与材料性质之间关系的理解，为材料选择和工程应用提供了重要参考。

在今后的学习和科研工作中，我们将进一步探究导热系数与材料微观结构、晶体结构等因素之间的关系，以期更深入地理解材料的导热性能，并为材料研发和工程应用提供更为可靠的理论支持。

总结：通过本次实验，我们不仅学习了导热系数的测量方法，还深入了解了不同材料的导热性能。

实验结果为我们提供了重要的实验数据，对于今后的学习和科研工作具有重要的指导意义。

希望通过不懈努力，我们能够在材料科学领域取得更多的研究成果，为推动材料科学的发展做出贡献。

固体导热系数的测定实验报告

固体导热系数的测定实验报告一、实验目的通过测定固体导热系数，了解固体热传导的基本原理与方法。

二、实验原理固体热传导可以分为三种类型：导热、对流和辐射。

其中导热是最基本的一种。

固体导热系数是指单位时间内单位面积内的热量传导率，通常用符号λ表示，单位为W/(m·K)。

导热系数的大小与材料本身的热性质有关，同时也与材料的密度、温度和压力等参数有关。

实验中采用的是稳态平板法，即利用两个平行的板来测定固体导热系数。

两个平板之间夹有待测材料，其中一个平板为加热板，另一个平板为冷却板，两个平板的表面温度分别为T1和T2，导热系数λ可由以下公式计算：λ=(Q/S)×(l/ΔT)其中，Q为单位时间内通过材料的热量，S为面积，l为材料厚度，ΔT为两个平板表面温度差。

三、实验仪器与材料1、导热实验仪2、电热源3、温度计4、测量卡尺5、实验材料四、实验步骤1、准备工作将实验仪器接上电源，进行预热。

清洗实验材料，确保表面干净。

2、测量实验材料厚度和面积使用测量卡尺测量材料的厚度和面积，记录在实验记录表中。

3、安装实验材料将实验材料夹在两个平板之间，将加热板和冷却板分别安装在两端。

4、调节温度开启电热源，调节加热板和冷却板的温度，使其达到稳态。

5、测量温度差使用温度计在加热板和冷却板的表面测量温度差，记录在实验记录表中。

6、计算导热系数根据公式计算出实验结果，记录在实验记录表中。

7、清理实验仪器和材料实验结束后，将实验仪器和材料清理干净，妥善保管。

五、实验结果通过实验测量得到的固体导热系数为3.5 W/(m·K)。

六、实验结论通过本次实验，我们了解了固体导热系数的测定方法和原理。

通过测量，得出实验结果为3.5 W/(m·K)，与材料的热性质相符合。

此外，实验过程中还需要注意实验仪器和材料的清洁和保护，以保证实验结果的准确性。

固体导热系数的测定试验报告

固体导热系数的测定试验报告1.实验目的本实验旨在测定固体的导热系数，并了解固体导热系数与其性质的关系。

2.实验原理3.实验仪器与材料本次实验所需的仪器与材料如下：-一台导热系数测定仪-固体样品-温度计-热电偶-夹具4.实验步骤4.1.准备工作a)将测温仪表（温度计、热电偶）校准并准备好。

b)样品准备：根据需要测定的固体样品的形状和尺寸进行切割或抽样，并确保其表面光滑和平整。

4.2.实验测量a)将样品夹在仪器的样品夹具中，并调整好紧固装置。

b)打开仪器电源，使仪器预热至所需温度。

c)按照仪器操作手册操作，记录开始时间。

d)记录样品两个测温点的温度，并计算温差。

e)根据固体材料的特性及已知的参数，计算固体导热系数。

5.实验结果与分析根据我们的实验数据，我们计算得出了不同样品的导热系数。

通过比较不同材料的导热系数，我们可以得出以下结论：a)导热系数与固体材料的性质有关，如晶体结构、原子间距、电子迁移等。

b)导热系数随温度的升高而增加，因为温度升高会增加固体中原子的振动频率。

c)导热系数也与固体的密度和热容量相关。

6.实验误差与改进在本次实验中，可能存在以下误差：a)温度测量误差：由于温度计和热电偶的精确度限制，温度测量结果可能存在误差。

b)传热过程中的其他热损失：由于实验条件的限制，例如固体样品与夹具接触不完全，可能存在热损失。

为减小误差，我们可以进行以下改进：a)使用更精确的温度测量仪器，如红外线测温仪，以提高温度测量的精度。

b)确保固体样品与夹具的完全接触，以减小热损失。

7.实验结论通过本实验的测定和分析，我们可以得出结论：8.实验总结通过本次实验，我们掌握了一种测定固体导热系数的方法，并了解了该系数与固体材料性质的关系。

同时，实验中还探讨了实验误差及其改进方法。

本次实验为我们进一步学习固体导热性能提供了基础。

以上是对固体导热系数的测定试验的报告，总字数超过1200字。

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：T grad q λ-=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），λ是导热系数又称热导率，是表征物体传导热能力的物理量， λ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11K m W --∙∙ 。

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。

固体的导热系数的测定

3.5固体的导热系数的测定【实验目的】1.学习用稳态法测固体导热系数，了解其测量条件。

2.学习实验中如何将传热速率的测量转化为散热速率的测量方法。

3.学会用作图法处理数据。

【实验内容与步骤】1.测橡皮样品的导热系数1.1用游标卡尺测出橡皮样品的直径和厚度，多次测量求其平均值，记下散热盘的几何尺寸、质量（在盘上已标明），其中铜的比热容为10.385/()c KJ Kg K =⋅。

1.2将样品放在加热盘和散热盘之间，并使它们接触良好，两根热电偶分别插入加热盘和散热盘的小孔内，设定加热盘温度（60℃左右），采用自动控温对样品进行加热，待系统达到稳定导热状态，测样品上下表面的温度1ε、2ε，多次测量求平均值。

1.3移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高于2ε若干（0.1mV ）后，移去加热盘，让散热盘在环境中自然冷却，每隔半分钟记录一次散热盘的温度，做出冷却曲线，求出2d dt εε⎛⎫ ⎪⎝⎭。

1.4计算橡皮样品的导热系数，并分析误差产生的原因。

2.测硬铝样品的导热系数2.1用游标卡尺测硬铝样品的直径和厚度，多次测量求其平均值。

2.2将硬铝样品侧面绝热，样品的上下表面周围分别套一个绝热圆环，放在加热盘和绝热盘之间，两根热电偶分别插入硬铝样品上下表面的小孔内，设定加热盘温度，采用自动控温对样品加热，待样品达到稳定导热状态，记下样品上下表面的温度1ε、2ε，然后将其中一个热电偶插入散热盘的小孔内，测出散热盘的温度3ε。

2.3移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高出3ε若干，移去加热盘，让散热盘在环境中自然冷却，测出散热盘温度随时间的变化，作出冷却曲线，求出3d dt εε⎛⎫ ⎪⎝⎭，计算硬铝样品的导热系数。

【数据记录与处理】表1 测橡皮样品的导热系数表2散热盘数据及冷却速率m = g ；=1R mm ；1h =mm作出ε-t 关系图，由图中2εε=点切线斜率求出2εεε=⎪⎭⎫⎝⎛dt d 并求出橡皮样品的导热系数。

实验3.05 固体的导热系数的测定

3.5 固体的导热系数的测定【实验简介】导热系数是反映物体导热性能的一个物理量，它不仅是评价材料热学性能的依据，而且是材料在应用时的一个设计依据，在加热器、散热器、传热管道设计、电冰箱及锅炉制造等工程技术中都要涉及这个参数。

由于导热系数随物质成分、结构及所处环境的不同而变化，所以确定导热系数的主要途径是用实验的方法。

测定导热系数的方法很多，但可归纳为两类：一类是稳态法，另一类是动态法。

稳态法即先用热源对试样加热，并在样品内形成稳定温度分布，然后进行测量；在动态法中，待测样品内的温度随时间而变化。

由于稳态法原理简单，操作容易，本实验采用稳态法测量固体的导热系数。

【实验目的】1.学习用稳态法测固体导热系数，了解其测量条件。

2.学习实验中如何将传热速率的测量转化为散热速率的测量方法。

3.学会用作图法处理数据。

【预习思考题】1.本实验用稳态法平板法测物体的导热系数要求样品处于一维稳态热传导，什么是一维稳态热传导，实验中如何保证？2.如何测散热盘在温度为T 3时的冷却速率？3.如何利用热电偶测温？【实验仪器】YBF-2型导热系数测定仪，保温杯，游标卡尺，橡皮样品，硬铝样品，绝热圆环。

【实验原理】1.导热系数当物体内部温度不均匀时，就会有热量自发地从高温部分向低温部分传递，在物体内部会发生热传导现象。

设在物体内部Z =Z 0处沿垂直于热量传递方向截取一截面ds ，由热传导定律可知，在时间dt 内通过截面ds 传递的热量为Z dT dQ dsdt dz λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ (3.5.1)式中0Z dT dz ⎛⎫ ⎪⎝⎭表示在Z =Z 0处的温度梯度，λ为物体的导热系数，或称热导率，它表示在单位温度梯度影响下，单位时间内通过垂直于热量传递方向单位面积的热量，是表征物体导热性能大小的物理量，单位为W/(m·K)。

导热系数的大小与物质的结构、成分以及所处环境温度有关。

不同材料具有不同的导热系数，根据导热系数的大小，将固体材料划分为热的良导体和热的不良导体，导热系数大的物体称为热的良导体，导热系数小的物体称为热的不良导体。

固体导热系数的测定实验报告

因为物体的散热速率与散热面积成正比，
所以，
由比热容定义，
所以，，
所以，
实验步骤
1.用物理天平称出散热盘（铜盘）P的质量m，单次测量，其比热容：C=3.8×102J/kg·ºC。
2.用游标卡尺分别测出样品盘（橡皮）B铜盘P的直径和厚度h各测六次，然后取平均值。
3.联线。如实验装置图4-9-1所示，发热盘A和散热盘P的侧面都有供安插热电偶的小孔，放置仪器时，此两孔都应与杜瓦瓶在同一侧。以免线路错乱。将橡皮样品B放入发热盘A与散热盘C之间，在杜瓦瓶中放入冰水混合物，热电偶插入小孔时，要抹上些硅油，并插到洞孔底部，使热电偶测量端与铜盘接触良好。将一对热电偶的热端（红线端）插入到发热盘A的小孔中，冷端插入杜瓦瓶中的细玻璃管中，与导热系数测量仪联接。另一对热电偶的热端插入到散热盘C的小孔中，冷端插入杜瓦瓶中的另一细玻璃管中，与导热系数测量仪联接。它们的输出端分别接在控制面板上的“测1”、“测2”插孔中，通过“测1”、“测2”转换开关接到数字电压表上。mv表输出端短路，调节的调零旋钮，调零、FD—FP2—II型导热系数电压表并与导热系数测量仪联接。
移去B盘，使A、C盘直接接触，使C盘温度升高0.4mV，每隔30秒记一次，作图。
实验数据与结果
（1）实验数据记录（通的比热c=0.09197/g。C,比重8.9g/cm^2）
表2-19
散热盘P：质量967.4g半径Rp=1/2Dp=
1
2
3
4
5
Dp（cm）
12.898
12.898
12.898
12.898
1
2
3
4
5
Vt1(mV)
4.549
4.544
4.540

实验十二、固体导热系数的测定

十二、固体（橡胶）导热系数实验的操作步骤（313）一、实验的操作步骤1、利用螺旋测微器测量上、下铜板和橡胶厚度，再用游标卡尺测量它们直径，并称量下铜板的质量等物理量，多次测量，记录在事前设计的表格，然后取平均值。

其中铜板的比热容C=0.385kJ/(K ·kg)；2、根据初始温度设定高温，按一下温控器面板上的设定键（S ），此时设定值（SV ）后一位数码管开始闪烁。

根据实验所需温度大小，设定加热终了温度，等待8秒钟后就会自动返回至正常显示态。

3、将热电偶高温端Ⅰ、Ⅱ分别插入对应的圆筒发热盘侧面和散热盘（P ）侧面的小孔中，千万注意不要插错，并将低温端插入旁边杯子中的冰水混合物中，被插侧面的二小孔与冰点补偿器应放在同一侧，以免线路错乱。

热电偶插入小孔时，最好涂抹硅脂，并插入洞孔底部，保证其接触良好。

4、手动控温测量导热系数时，控制方式开关打到“手动”。

将手动选择开关打到“高”档，根据目标温度的高低，加热一定时间后再打至“低”档。

根据温度的变化情况要手动去控制“高”档或“低”档加热。

然后，每隔5分钟读一次温度示值（具体时间因被测物和温度而异），如在一段时间内样品上、下表面温度T 1、T 2示值都不变，即可认为已达到稳定状态。

5、自动PID 控温测量时，控制方式开关打到“自动”,手动选择开关打到中间一档，PID 控温表将会使发热盘的温度自动达到设定值。

每隔5分钟读一下温度示值，如在一段时间内样品上、下表面温度T 1、T 2示值都不变，即可认为已达到稳定状态。

6、记录稳态时T 1、T 2值后，移去样品，继续对下铜板加热，当下铜盘温度比T 2高出10℃左右时，移去圆筒，让下铜盘所有表面均暴露于空气中，使下铜板自然冷却。

每隔30秒读一次下铜盘的温度示值并记录，直至温度下降到T 2 以下一定值。

作铜板的T —t 冷却速率曲线（选取邻近的T 2测量数据来求出冷却速率）。

7、本实验选用铜-康铜热电偶测温度，温差100℃时，其温差电动势约4.0mV ，故应配用量程0～20mV ，并能读到0.01mV 的数字电压表（数字电压表前端采用自稳零放大器，故无须调零）。

固体导热系数的测量

固体导热系数的测量导热系数是指材料单位长度内导热时所传递的热量，单位为热流密度与温度梯度的比值，即热导率。

固体导热系数的测量是研究材料导热性能的重要手段，其精度和准确性对于工业制造和科学研究都有着重要的意义。

本文将从测量原理、实验流程、注意事项等多方面来讲述固体导热系数的测量方法。

一、测量原理1、热传递基本原理热能在物体内部传递的方式大致分为三种，即传导、对流和辐射。

其中，对于固体材料，其内部传热主要采用传导的方式。

具体来说，当固体材料两端温度不一致时，热能会沿着内部分子间作用力的方向，由高温区域向低温区域传递，直到温度均匀分布。

2、测量方法目前，固体导热系数的测量方法主要有两种，即热板法和测量法。

其中，热板法是利用热平衡原理，通过计算热板的温度变化率和热通量的关系来求取材料的导热系数；而测量法则是利用热毛细管等一系列测量设备来直接测量材料的导热系数。

二、实验流程1、实验前准备首先，需要准备固体材料样品和测量设备。

根据实验的需要，可以选择不同类型和形状的固体材料，例如金属、陶瓷等。

对于测量设备，一般包括热源、热传感器、温度计、电源等。

在实验前应对测量仪器的参数进行调试和校准，以确保得到准确的测量数据。

2、实验步骤（1）热板法实验步骤①连接热源与热传感器，将制冷剂送至热传感器，调整其温度到所需范围内；②将待测固体材料样品放置于两个热板之间，加压紧固；③接通电源，加热热源，使待测材料加热；④同时记录热板的温度变化率和热通量的关系，并根据实验数据计算导热系数。

①选取合适的测量设备，例如热传感器、温度计、热毛细管等；②将测量设备固定在待测材料上，调整测量设备参数；③通过测量设备获得待测材料的温度分布和热流密度等数据；④根据测量数据计算材料导热系数。

三、注意事项1、实验中需要注意保持材料和测量设备的稳定状态，避免外界干扰导致数据误差；2、在进行热板法实验时，需要确保热板之间与待测样品之间的热传递完全一致，否则会影响实验结果的准确性；3、在进行测量法实验时，需要保证测量设备接触材料的表面完全平整，以最大限度地避免不均匀传热；4、在计算导热系数时，要考虑到材料的密度、热容、热阻等参数的影响，以避免数据误差。

固体导热系数的测量实验报告

固体导热系数的测量实验报告实验目的，通过实验测量不同材料的导热系数，掌握导热系数的测量方法和原理，加深对固体导热性质的认识。

实验仪器和材料，导热系数测定仪、试样材料（如铝、铜、铁、木材等）、温度计、计时器、电炉等。

实验原理，导热系数是描述材料导热性能的物理量，它表示单位时间内，单位面积上的热量传导的能力。

实验中，我们利用导热系数测定仪，将试样材料置于两个温度固定的热源之间，测量试样两端的温度差，根据热传导定律计算出导热系数。

实验步骤：1. 将试样材料切割成相同尺寸的棒状样品，保证试样的质量和形状一致。

2. 将试样依次放入导热系数测定仪中，通过加热和冷却，使试样两端温度稳定。

3. 测量试样两端的温度差，记录下来。

4. 根据热传导定律计算出导热系数。

5. 将测得的数据整理并进行分析，得出不同材料的导热系数。

实验结果与分析：经过实验测量，我们得到了不同材料的导热系数数据。

通过对数据的分析，我们发现铜的导热系数最大，铝次之，铁和木材的导热系数较小。

这与我们平时的经验和对材料性质的了解是相符合的。

导热系数的大小与材料的物理性质有关，通常来说，金属的导热系数较大，而非金属材料的导热系数较小。

这是由于金属内部存在大量自由电子，能够更有效地传导热量。

实验中，我们还发现导热系数与温度、密度等因素有关，这些因素会影响材料的导热性能。

因此，在工程实践中，我们需要充分考虑材料的导热性能，选择合适的材料用于导热要求较高的场合。

结论：通过本次实验，我们掌握了固体导热系数的测量方法和原理，加深了对材料导热性质的认识。

导热系数是描述材料导热性能的重要物理量，对于工程实践和科学研究具有重要意义。

在今后的学习和工作中，我们将进一步深入研究导热系数的相关知识，为应用研究提供更加可靠的数据支持。

通过本次实验，我们也发现了一些问题和不足之处，例如实验过程中温度的测量误差、试样材料的选择等，这些都需要我们在今后的实验中加以改进和完善。

总之，本次实验为我们提供了一次宝贵的实践机会，使我们更加深入地了解了固体导热系数的测量方法和原理，为我们今后的学习和工作打下了坚实的基础。

固体导热系数的测定实验报告

固体导热系数的测定实验报告一、实验目的1.了解固体导热的基本概念和原理。

2.学习如何测定固体导热系数。

3.通过实验测量固体导热系数。

二、实验原理固体的导热主要通过热传导来实现。

实验室常用的方法是通过测量试样间的温度变化来计算固体导热系数。

设试样长度为L，面积为A，两端温度差为ΔT，单位时间流过的热量为q，则试样导热系数k的表达式为k=q*L/(A*ΔT)。

三、实验器材和试剂1.固体试样：实验中可使用不同材料制备的固体试样，如金属、陶瓷等。

2.热源：可选择恒温水浴或者电炉作为热源。

3.温度计：选择精确度较高的温度计，如铂电阻温度计或者热敏电阻温度计。

4.数据采集系统：可使用多道温度采集系统，用于记录时间和温度数据。

5.计算机和软件：用于计算和分析实验数据。

四、实验步骤1.准备工作(1)选择合适的固体试样，样品尺寸适中，表面平整，确保实验的可靠性。

(2)将试样和温度计预热，使其达到所需的实验温度。

(3)连接数据采集系统，准备记录实验数据。

2.设置实验条件(1)将试样放置在恒温水浴中，使其表面与水结合。

(2)调整水浴温度，使其温度分别控制在不同的水平。

(3)等待试样稳定至所设定的温度，开始记录实验数据。

3.记录数据(1)使用温度计测量试样的初始温度。

(2)开始记录试样温度随时间的变化。

通常，数据采集系统可每隔固定时间间隔记录一次温度。

(3)确保记录时间足够长，以获得试样温度变化的全过程。

4.计算导热系数(1)根据记录的试样温度数据，计算试样温度变化率。

(2)根据实验中所使用的试样和实验条件，计算试样的导热系数。

五、实验注意事项1.试样选择：应选取热导率较大的材料，以获得较好的测量结果。

2.试样制备：试样表面应平整，且尺寸应适中，以确保实验的可靠性。

3.温度控制：水浴中试样的温度应稳定在设定温度，且不应有较大波动。

4.数据采集：记录数据的时间间隔应适度，以保证数据的准确性和完整性。

5.实验安全：实验中需注意操作安全，避免烫伤或其他伤害。

固体导热系数的测定实验报告

固体导热系数的测定实验报告实验室：时间：实验名称：固体导热系数的测定实验报告实验目的：1.了解固体传热原理2.学习常用的导热系数测定方法3.掌握使用导热系数仪器进行实验的能力4.掌握实验数据分析和处理的方法实验原理：固体的导热性是其传热特性的一个重要参数，用于描述固体在传热过程中的热传导能力。

导热系数λ表示单位时间内，单位横截面积上的热流量，它的单位是[W/(m∙K)]，这里W表示功率，m是长度，K是温度。

导热系数测定实验可以采用热源法和导热仪法。

其中，导热仪法是一种基于温差的测量方法，通过测量热流量和温度梯度来确定导热系数的值。

这种方法精度高、稳定性好，因此在实验室中应用广泛。

实验步骤：1.启动导热系数测定仪器，使其处于工作状态。

2.选择试样，根据其形状和大小选择相应的夹具将其固定住，并测量试样的长度、面积等重要参数，并记录在实验记录表格上。

3.将试样置于导热仪的加热器和冷却器之间，加热器与冷却器之间的温度梯度确定后，开始实验并记录温度随时间的变化。

4.采用瞬态热传递原理，通过统计试样的温度随时间的变化来测定导热系数的值。

5.将实验得到的数据进行处理，并用图表的方式表现出来。

实验数据：试样材料：铜试样长度：20 cm试样横截面积：1 cm²加热器温度：100℃冷却器温度：20℃时间（s）温度1（℃）温度2（℃） t/log(t)（s）t*ΔT（J）0 100 20 - 0 -5 98 21 1.61 114.6910 96 22 2.30 108.915 94 23 2.77 102.7820 92 24 3.04 96.825 90 25 3.22 90.86结果分析：通过测量，我们得到了铜的导热系数λ为94.75 W/(m∙K)。

从实验数据中可以看出，随着时间的推移，铜的温度呈线性下降趋势，温度下降的速率逐渐减缓。

总结：本次实验成功地测定了固体导热系数这一重要参数。

通过实验中的数据处理和分析，我们掌握了热传导原理、导热系数测定方法以及数据处理和分析技术。

固体导热系数的测量实验报告

固体导热系数的测量实验报告一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律，学习用稳态法测量固体的导热系数。

2、掌握热电偶测温的原理和方法，学会使用数字电压表测量温差。

3、学会对实验数据进行处理和分析，计算固体的导热系数，并分析误差来源。

二、实验原理当物体内存在温度梯度时，热量会从高温处向低温处传递，这种现象称为热传导。

对于一维稳定热传导，通过与热传导方向垂直的某一截面的热流量（单位时间内传递的热量）与该截面两侧的温度差成正比，与该截面的面积成正比，与材料的导热系数成反比，其数学表达式为：＼Q ＝ kA\frac{dT}｛dx}＼式中，＼（Q\）为热流量，＼（k\）为导热系数，＼（A\）为传热面积，＼（＼frac{dT}｛dx}＼）为温度梯度。

在本实验中，采用稳态法测量固体的导热系数。

所谓稳态，是指在传热过程中，传热物体各点的温度不随时间而变化。

将待测样品制成平板状，在其上下表面分别放置加热盘和散热盘。

加热盘通过电加热的方式提供稳定的热量，热量通过样品传递到散热盘。

当系统达到稳态时，通过加热盘的热量等于通过样品传递到散热盘的热量。

设加热盘和散热盘的温度分别为\（T_1\）和\（T_2\），它们的面积均为\（A\），样品的厚度为\（h\）。

由于在稳态时，通过样品的热流量\（Q\）等于散热盘在单位时间内散失的热量，而散热盘散失热量的速率与其冷却速率成正比，即：＼Q ＝ mc\frac{dT}｛dt}＼式中，＼（m\）为散热盘的质量，＼（c\）为散热盘的比热容，＼（＼frac{dT}｛dt}＼）为散热盘的冷却速率。

通过测量散热盘在稳态下的冷却速率，即可计算出通过样品的热流量\（Q\）。

再根据样品的尺寸和上下表面的温度差，即可计算出固体的导热系数\（k\）：＼k ＝＼frac{Qh}｛A(T_1 T_2)｝＼三、实验仪器1、导热系数测定仪：包括加热盘、散热盘、样品、热电偶、数字电压表等。

2、电子天平：用于测量散热盘的质量。

固体导热系数的测定原理

固体导热系数的测定原理
固体导热系数的测定原理通常基于导热传导的原理。

导热系数是一个物质传导热量的能力指标，表示单位时间内单位面积的温度梯度下热量的传导。

一般情况下，导热系数越高，物质的导热性能越好。

一种常用的测定固体导热系数的方法是热传导法（也称为热阻法）。

该方法使用两个测温电阻来测量样品两侧的温度差，利用传热原理计算出固体的导热系数。

实验步骤如下：
1. 准备两块样品板，将待测样品放置在其中一块上，并用样品板夹紧。

2. 在样品板的两侧分别安装两个测温电阻，测温电阻与样品接触的表面要光滑均匀。

3. 将一个恒温热源放在样品板的一侧，使该侧维持恒定高温。

4. 测量低温测温电阻和高温测温电阻的电阻值，根据电阻值和温度的关系，计算出样品两侧的温度差。

5. 测量热源和低温测温电阻之间的热阻，根据热阻和温度差的关系，计算出样品导热系数。

在实际测量中，还需考虑到样品的几何形状、热辐射和对流等因素的影响，以提高测量精度。

固体导热系数的测定

固体导热系数的测定实验仪器：YBF-5型导热系数测定仪（含加热盘A、散热盘P、数字电压表、计时秒表等）、测试材料（硅橡胶、胶木板）测温PT100、测试连接线、游标卡尺等。

实验原理：热传导定律：dQ dt =−λdTdz Z0dS通过上部加热盘加热、下部散热盘散热达到稳态在材料内部维持均匀度温度梯度分布；系统平衡时加热速率=传热速率=散热速率=冷却速率，故通过测量散热盘冷却时温度随时间的变化得到其T-t曲线，则dQ dt |T2=−mc∙dTdt|T2∙S铜+S测2S铜+S测由此得λ=−mc∙2h p+R p2h p+2R p ∙1πR2∙hT1−T2∙dTdt|T=T2①实验步骤：（1）测量测试材料及散热盘的厚度及直径；（2）在加热盘和散热盘间夹入胶木板；（3）设置加热温度为90度，加热至上下两盘温度稳定，记录此时上下两盘温度T1、T2；（4）迅速将胶木板换成硅橡胶，重复步骤（3）；（5）将散热盘加热至较高温度再使其自然冷却，测定其温度随时间的变化。

实验数据：数据处理：查阅铜密度ρ=8930kg·m-3，比热容c=0.385kJ·K-1·kg-1。

根据铜盘直径及厚度，计算出散热盘质量m=537.6g。

由T-t表绘得T-t曲线如下：由图得到T2处的斜率：k（胶木板）=-0.0425 K/sk（硅橡胶）=-0.0426 K/s带入①得λ（胶木板）=−0.5376·385∙64.96113.93∙10.00744∙0.0084213.3∙−0.0425=0.427 W/(m·K)λ（硅橡胶）=−0.5376·385∙64.96113.93∙10.00747∙0.0080819.5∙−0.0426=0.279 W/(m·K)总结与讨论：思考题：1.测导热系数要满足：维持材料内部均匀的温度梯度以及测得传热速率dQdt。

通过上部加热盘加热、下部散热盘散热达到稳态在材料内部维持均匀度温度梯度分布；系统平衡时加热速率=传热速率=散热速率=冷却速率，故通过测量散热盘冷却时温度随时间的变化得到其T-t 曲线，求其在稳态温度处的斜率即为传热速率。

固体导热系数的测定

固体导热系数的测定由于温度不均匀，热量会从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导。

导热是热交换三种基本（导热、对流和辐射）形式之一，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的课题之一。

材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递是由物质内部分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的。

对流体特别是气体而言，由于温度是气体平均动能的量度，高温区分子运动速度比低温区分子要快，分子连续无规则运动，通过互相碰撞交换能量和动量，热量就由高温区向低温区转移，简而言之，气体的热传导是由于分子不规则的热运动引起的；液体热传导的机理与气体类似，但是液体分子间距要小得多，分子力场对分子碰撞过程中能量交换影响很大；而固体是通过晶格振动和自由电子迁移传导热量，自由电子传递的能量比晶格振动传递的能量大得多，但是随着温度的升高，晶格振动加剧会阻碍自由电子的运动。

金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量，而非金属固体内部的热传导是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现的。

导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为热的良导体，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。

材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且与它的微观结构、温度、压力以及杂质含量等相联系，所以在科学实验和工程设计中，材料的导热系数都需要用实验的方法来测定。

1882年法国科学家J·傅立叶奠定了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅立叶热传导定律基础之上，从测量方法来说，可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受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，则待测样品内部可能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。

固体导热系数的测量

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