大学物理实验不良导体的热导系数的测量讲义

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。

实验题目：不良导体导热系数的测量实验目的：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利用作图法求冷却速率。

实验原理：1、导热系数导热系数是反映材料热性能的重要物理量。

目前对导热系数的测量均建立在傅立叶热传导定律的基础上。

本实验采用稳态平板法。

根据热传导理论，当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导：dx dt dTdt dQ ⋅-=λ其中λ就是导热系数。

2、不良导体导热系数的测量样品为一平板，当上下表面温度稳定在T 1、T 2，以h B 表示样品高度，S B 表样品底面积：B BS h T T dt dQ⋅-=21λ由于温差稳定，那么可以用A 在T 2附近的dT/dt （冷却速率）求出dQ/dt 。

根据散热速率与散热面积成正比，则dtdQ h R h R dt dQ h R R h R R dt dQ PA A A A P A A A A A A ⋅++=⋅++=2)(2)2(ππ又根据dt dTmc dtdQ P ⋅= 有dtdTh R T T R h R mch A A B A A B ⋅+-+=))((2)2(212πλ从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。

实验内容：1、用游标卡尺测量A 、B 两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）；2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至250V左右进行加热至一定温度（对应T 1电压值大约在3.20-3.40mV ）；3、将电压调至125V 左右，寻找稳定的温度（电压），使得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV ，记录稳定的两个电压值；4、直接加热A 板，使得其温度相对于T 2上升10度左右；5、每隔30s 记录一个温度（电压）值，取相对T 2最近的上下各6个数据正式记录下来；6、整理仪器；数据处理。

实验数据： 几何尺寸测量：A 、B 板的几何尺寸测量结果A 质量m=1108.6g ，比热容c=0.3709kJ/kgK 。

不良导体导热系数的测量实验报告
实验目的：
1.了解不良导体的特性；
2.测量不良导体的导热系数。

实验原理：
不良导体是指导热性能较差的物质，如木材、塑料等。

导热系数是描述不良导体导热性能的一个物理量，它反映了单位面积、单位厚度、单位温度梯度下热量通过材料传导的能力。

导热系数越小，说明该材料导热性能越差。

实验仪器：
1.不良导体样品；
2.热绝缘材料；
3.热源；
4.温度计；
5.测量仪器。

实验步骤：
1.将热绝缘材料平铺在工作台上，摆放不良导体样品；
2.将热源放置在样品的一侧，使其与材料保持良好的接触；
3.在样品的另一侧放置温度计，用以测量温度变化；
4.开始记录温度的变化，记录一定时间内温度的变化曲线；
5.使用测量仪器测量材料的厚度和面积。

实验数据和结果：
根据记录到的温度数据，可以得到温度随时间的变化曲线。

根据这些数据，可以计算出材料的导热系数。

实验讨论：
在讨论中，可以对不良导体的导热性能进行评估，并分析不同因素对导热系数的影响。

实验总结：
通过本次实验，我们了解了不良导体的特性和导热系数的测量方法。

同时，我们也明白了导热系数与材料导热性能之间的关系。

这对于我们选择材料、设计热工设备等方面都具有重要意义。

实验题目：不良导体热导率的测量满分100姓名：娄春雅学号： 201922150275 。

班级：材料卓越二班实验日期： 05.29校区：兴隆山校区。

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不良导体的导热系数并用作图法求冷却速率。

二、实验仪器主要仪器有：主仪器,自耦调压器,,数字电压表,杜瓦瓶,游标卡尺,电子秒表三、实验原理（主要公式，原理图，实验方法等）本实验采用的是稳态平板法测量不良导体的导热系数。

当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，这种现象被称为热传导。

傅里叶指出，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，其比例系数是导热系数如上图是不良导体导热系数测量装置的原理图。

设样品为一平板，则维持上下平面有稳定的T1和T2(侧面近似绝热)在实验中，要降低侧面散热的影响，就需要减小h。

因为待测平板上下平面的温度T1和T2是用传热圆筒A的底部和散热铜盘C 的温度来代表，所以就必须保证样品与圆筒A的底部和铜盘C的上表面密切接触。

实验时，在稳定导热的条件下(T1和T2值恒定不变)，可以认为通过待测样品盘B的传热速率与铜盘C向周围环境散热的速率相等。

因此可以通过C盘在稳定温度附近的散热速率，求出样品的传热速率。

在读取稳态时的T1和T2之后，拿走样品B，让C盘直接与传热筒A底部的下表面接触，加热铜盘C，使C盘温度上升到比T2高10℃左右（即温差电动势升高0.42mv左右），再移去传热筒A，让铜盘C通过外表面直接向环境散热(自然冷却)，每隔一段时间记下相应的温度值，求出C盘在T2附近的冷却速率。

逐差法处理数据:逐差法是针对自变量等量变化，因变量也做等量变化时，所测得有序数据等间隔相减后取其逐差平均值得到的结果。

其优点是充分利用了测量数据，具有对数据取平均的效果，可及时发现差错或数据的分布规律，及时纠正或及时总结数据规律。

它也是物理实验中处理数据常用的一种方法。

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。

实验二 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。

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。

【实验目的】1．学习应用稳态法测量不良导体(橡皮样品)的导热系数。

2．学习用物体散热速率求传导速率的实验方法。

【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 QS t h λ-∆=∆ (1)式中λ为样品的导热系数，B h 为样品的厚度，S 为样品的平面面积，实验中样品为圆盘状，设圆盘样品的直径为B d ,则由（1）式得：2124B BT T Qd t h λπ-∆=∆ (2)实验装置如图-1所示，固定于底座的三个支架上，支撑着一个铜散热盘P ,散热盘P 可以借助底座内的风扇，达到稳定有效的散热。

散热盘上安放面积相同的圆盘样品B ,样品B 上放置一个圆盘状加热盘C ，其面积也与样品B 的面积相同，加热盘C 是由单片机控制的自适应电加热，可以设定加热盘的温度。

用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告用稳态法测量不良导体的导热系数实验报告稳态法测量不良导体导热系数稳态法测量不良导体导热系数摘要:导热系数是反映材料导热性能的物理量，在加热器、散热器、导热管道、冰箱制造、建筑保温隔热设计等领域都涉及该设计参数。

材料的导热系数与材料的容量、空隙率、湿度、温度等因素有关，小于0.25W/m?K的材料为绝热材料。

导热系数的测量方法有稳态法和动态法两类，本实验采用稳态法。

关键词:稳态法导热系数热流量比热容冷却速率Steady method for measuring the poor conductor coefficient of thermal conductivityAbstract: the coefficient of thermal conductivity is reflect material thermalconductivity physical quantities, in the heater, radiator, thermal pipe,refrigerator manufacture, construction insulation design, and other fields involve the design parameters. The thermal conductivity of materials and the capacity ofthe materials, pore ratio and other factors, such as temperature, humidity, lessthan 0.25 W/m k. materials for insulation. Coefficient of thermal conductivitymeasurement method is steady method and dynamic method two kinds, this experimentused steady state law.Keywords: Steady state law Coefficient of thermal conductivity Heat flow Specificheat let Cooling rate【实验目的】1. 学习用稳态法测量不良导体的导热系数。

稳态法测量不良导体的导热系数实验报告(一)稳态法测量不良导体的导热系数实验报告简介本报告介绍了使用稳态法测量不良导体的导热系数实验的方法和结果。

该实验采用了稳态法测量导热系数的方法，通过测量导体两端的温度差和导热长度，计算导热系数。

实验目的•测量不同材料的导热系数，了解不良导体的导热性能；•分析不良导体的导热差异，为后续材料选择和优化提供参考。

实验步骤1.准备实验所需材料和设备；2.温度测量：使用温度计测量导体的两端温度，并记录；3.确定导热长度：根据实验设计，测量导体的长度，并记录；4.安装导体：将导体安装在恒温水槽中，确保整个导体完全浸没在水中；5.稳定温度：打开恒温水槽，调节水温，使其稳定于所需温度；6.等待稳定态：在恒温水槽中放置一段时间，待温度稳定后进行下一步；7.测量数据记录：记录稳定温度下导体两端的温度差和导热长度；8.计算导热系数：根据测量数据，使用导热系数计算公式计算导体的导热系数；9.分析结果：对实验结果进行分析和比较，得出结论。

实验结果•实验所得数据：测量到的导体两端的温度差为ΔT，导热长度为L；•导热系数计算结果：根据导热系数计算公式，得出不同导体的导热系数；•数据分析：对比各种导体的导热系数，分析不良导体的导热性能。

结论通过稳态法测量不良导体的导热系数实验，我们得到了不同导体的导热系数数据，并进行了比较和分析。

根据实验结果，可以得出以下结论： 1. 不同材料的导热系数存在较大差异，不良导体的导热性能较差； 2. 在进行材料选择和优化时，需要考虑材料的导热性能；3. 导热系数可作为评价材料导热性能的重要指标之一。

参考文献[1] 张三, 李四, 稳态法测量导热系数实验方法研究, 物理实验杂志, 20XX.[2] 中国测绘科学研究院，导热系数测量技术方法，测绘标准化与质量保证，20XX。

实验条件和设备•实验条件：室温为25°C，相对湿度为50%；•实验设备：–温度计：使用数字温度计，具有高精度和稳定性；–恒温水槽：具有恒温控制功能，能够稳定控制水温；–导体样品：选择不同材料的导体样品，确保样品的尺寸一致；–数据记录器：记录实验数据，确保数据准确性；–恒温计时器：用于稳定时间的控制，确保温度稳定于所需状态。

实验五 不良导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、 掌握导热系数测定仪的使用方法；2、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。

【实验仪器】A 3TC -型导热系数测定仪。

由电加热器,铜加热盘,铜散热盘,支架及调节螺丝,温度传感器,控温与测温器，硬铝、胶木板、标准空气塞尺、橡皮样品盘组成。

【实验原理】早在1882年，法国科学家丁·傅里叶就提出了热传导定律，目前各种测量导热系数的方法都建立在傅里叶热传导定律基础上。

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 o 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 表示该处的传热速率（单位时间内通过截面积ds 的热量），那么热传导定律可表示成：（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），比例数λ即为导热系数，可见导热系数的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时间内垂直通过截面单位面积的热量。

利用（1）式测量材料的导热系数λ，需解决两个关键的问题：一个是如何在材料内造成一个温度梯度dzdT并确定其数值；另一个是如何测量材料内由高温区向低温区的传热速率dtdQ。

1、关于温度梯度dzdTdt ds dzdTdQ Z ⋅-=0)(λ为了在样品内造成一个温度的梯度分布，可以把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体——铜板之间，如图1，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。