不良导体热导率测定实验数据(1)

不良导体热导率的测定实验报告一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律。

2、学习用稳态法测量不良导体的热导率。

3、掌握热电偶测温的原理和方法。

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。

对于一个厚度为＄d$、横截面积为＄S$ 的平板状不良导体，在稳定传热状态下，通过该导体的热流量＄Q$ 与导体两侧的温度差＄＼Delta T$ 成正比，与导体的厚度＄d$ 成反比，与导体的热导率＄＼lambda$ 成正比，即：＄Q ＝＼frac{＼lambda S ＼Delta T}｛d}＄如果在一段时间＄＼Delta t$ 内通过导体的热量为＄Q$，则热导率＄＼lambda$ 可表示为：＄＼lambda ＝＼frac{Qd}｛S\Delta T ＼Delta t}＄在本实验中，采用稳态法测量热导率。

将待测的不良导体样品制成平板状，放置在加热盘和散热盘之间。

加热盘通过电热丝加热，使热量通过样品传递到散热盘。

当加热盘和散热盘的温度稳定后，样品内的传热达到稳定状态，此时通过样品的热流量等于散热盘在单位时间内散失的热量。

散热盘在稳定温度下的散热速率可以通过测量散热盘的冷却曲线来确定。

当散热盘的温度高于环境温度时，它会向周围环境散热，其散热速率与散热盘的温度和环境温度之差成正比。

三、实验仪器1、热导率测定仪：包括加热盘、散热盘、热电偶、数字电压表等。

2、秒表3、游标卡尺4、电子天平四、实验步骤1、用游标卡尺测量样品的厚度＄d$ 和直径＄D$，计算出样品的横截面积＄S ＝＼frac{＼pi D^2}｛4}＄，用电子天平称出样品的质量＄m$ 。

2、将样品放在加热盘和散热盘之间，安装好热电偶，确保热电偶的测量端与样品良好接触。

3、接通电源，调节加热功率，使加热盘和散热盘的温度逐渐升高。

观察数字电压表的读数，当加热盘和散热盘的温度稳定后（温度变化在一定时间内小于＄01^｛＼circ}C$），记录此时加热盘和散热盘的温度＄T_1$ 和＄T_2$ 。

实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：不良导体热导率的测量一、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热导系数3.测量铜盘的散热速率二、实验原理图1是不良导体热导系数测量装置的原理图。

各部分为：A-传热圆筒、B-待测样品、C-铜盘、D-底座、E-红外灯、G-数字电压表、H-单刀双掷开关、J-杜瓦瓶。

为保证传热稳定，传热圆筒A、待测样品B和散热铜盘C三者的表面密切接触，如图2所示。

温度用热电偶的温差电动势表示，杜瓦瓶装有冰水混合物，为热电偶提供参考温度。

实验中，维持待测盘的上表面A有稳定温度，下表面铜盘C有恒定温度（侧面近似绝热）。

根据(1)式，在稳态时通过样品的传热速率可以写为，(2)式中为样品的厚度，为样品上表面的面积（为样品盘的半径），为待测样品盘的上、下表面的温度差，为导热系数。

在稳态条件下(和的值恒定不变)，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，即(2)式中的铜盘C在稳态条件下的散热速率，可以通过铜盘C的在不与样品接触时的自由散热速率（附近）得到。

由于铜盘C的稳态散热面积为，自由散热面积为，因此，(3)其中和分别是铜盘C的半径和厚度。

根据比热容的定义，自由散热速率可写为，(4)其中和分别为铜盘C的质量和比热容，为铜盘C的冷却速率。

由式(2)、(3)和(4)可得样品B的导热系数为：(5)因此只要测出铜盘C的自由冷却速率，代入相关的参数即可求出样品的导热系数。

本实验用数字电压表测得的热电偶的温差电动势表示温度。

热电偶的温度-电压系数是定值，根据(5)式可知，只需测定电压以及电压的变化率，不需计算具体的温度值。

加热装置通过自耦调压器和红外灯来实现。

通过维持加热电压等于110V，待系统达到稳态，记录稳态下铜盘C的电压值，然后测量铜盘C在该稳态电压值附近的自由散热系数，结合质量、厚度等参数即可得到该稳态下的样品的导热系数。

三、实验仪器：2.不良导体热导率的测量3.实验仪器：导热系数测量仪、杜瓦瓶、自耦调压器、数字电压表、秒表、游标卡尺、橡胶盘四、实验内容：测量橡胶盘的导热系数1.用游标卡尺测量铜盘和橡胶盘的直径和厚度，记录表格1；2.打开主仪器放大图，把红外灯上移（需先断开红外灯的连线5），同时把保温桶移开（需先断开加热盘的连线1），然后把橡胶盘放置在铜盘C上，最后移回保温桶和红外灯；3.按图7连接电路；4.双击“数字电压表”，并调零和选择量程（）；5.双击“自耦调压器”，把电压调至，等待样品导热达到稳态；等待过程中不断切换单刀双掷开关，并观察测量值，如果在10分钟内加热盘和散热盘的温度基本没有变化，则可认为达到稳态（为缩短达到稳态时间，可先将红外灯电压调至左右，大约5分钟后再将到）；记录稳态下加热盘A的电压和铜盘C的电压7.移开红外灯（需先断开红外灯的连线5）和保温桶（需先断开加热盘的连线1），取出橡胶盘，再把红外灯和保温桶复位，并连接好线；8.使铜盘C加热至高于稳态温度10度左右（电压增加约，建议不要高太多，否则降温值需要较长时间）；9.把调压器电压减小为0，移开红外灯和保温桶，让铜盘C自由冷却，每隔30s记录一次电压值，选择最接近前后的6个数据，记录表格2；10.用逐差法求出铜盘C的冷却速率，并计算橡胶盘的导热系数；用作图法求出冷却速率五、数据记录：表1 铜盘和橡胶盘的尺寸测量铜盘质量：，橡胶盘质量：铜的比热容：测量次数 1 2 3 平均值铜盘直径(mm) 128.32 128.32 128.34 128.32铜盘厚度(mm) 7.14 7.16 7.14 7.14 橡胶盘直径(mm) 130.08 130.08 130.06 130.07 橡胶盘厚度(mm)8.128.128.148.12表2 铜盘的自由冷却速率测量 稳态时加热盘A 的温度对应的电压：稳态时铜盘C 的温度对应的电压：时间（s ） 030 60 90 120 150 180 210电压V_C(mV) 2.72 2.66 2.62 2.57 2.52 2.48 2.44 2.39时间（s ） 240 270 300 330 360 390 420 电压V_C(mV)2.38 2.34 2.29 2.26 2.22 2.18 2.14六、数据处理逐差法计算冷却速率，选择靠近平衡温度的六个温度点:0 30 60 90 120 150 2.722.662.622.572.522.48dT (2.48 2.62)(2.52 2.6)(2.57 2.72)0.001604/3*30*3mV s dt -+-+-==-导热系数的大小：()()2122 0.11/(*)2 (())C C dTB dt BC C R h mch W m k R T T R h λπ+=-=-+七、结果陈述：这个散热速率和时间符合线性规律 导热系数为0.11W/(m*k)八、实验总结与思考题试分析实验中产生误差的主要因素以及实验中是如何减小误差的？ 操作时间要准确，多次测量取平均值傅里叶定律中 (传热速率)是不易测准的量。

非良导体导热系数的测量导热系数（又称热导率）是反映材料热性能的重要物理量，热传导是热交换的三种（热传导、对流和辐射）基本形式之一，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，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、分子围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。

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。

一、实验目的了解热传导现象的物理过程，学习用热交换法测量良导体的导热系数。

二、实验仪器FT-RZT-I 数字智能化热学综合实验平台。

1、热导率测量的实验装置如图1所示2、FT-RZT-I 数字智能化热学综合实验平台面板如图2所示C B A图1三、实验原理1882年法国科学家傅立叶（J.Fourier ）建立了热传导理论，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的基础之上。

测量的方法可以分为两大类：稳态法和瞬态法，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。

傅立叶指出，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，即：dS dxdTdt dQ -λ= （1） 式中dtdQ 为传热速率，dx dT 是与面积dS 相垂直的方向上的温度梯度，“－”号表示热量由高温区域传向低温区域，λ是导热系数，表示物体导热能力的大小，在SI 中λ的单位是W ·m -1·K -1。

对于各向异性材料，各个方向的导热系数是不同的（常用张量来表示）。

如图4所示，设样品为一平板，则维持上下平面有稳定的T 1和T 2（侧面近似绝热），即稳态时通过样品的传热速率为B BS h TT dt dQ 21-λ= （2） 式中h B 为样品厚度，S B =πR 2B 为样品上表面的面积，（T 1-T 2）为上、下平面的温度差，λ为导热系数。

式中a = λ/ρc，λ为材料的导热系数，ρ为材料的密度，c 为材料的比热。

可以给出此方程的解为：考察t(x,τ )的解析式〔2〕可以看到，随加热时间的增加，样品各处的温度将发生变化，而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因，会随加热时间的增加而逐渐变小，直至所占份额可以忽略不计。

定量分析说明，当以后，上述级数求和项可以忽略。

这时式〔2〕可简写成：这时，在试件中心处有x = 0，因而有：在试件加热面处有x = R，因而有：由式〔4〕和〔5〕可见，当加热时间满足条件时，在试件中心面和加热面处温度和加热时间成线性关系，温升速率都为此值是一个和材料导热性能和实验条件有关的常数，此时加热面和中心面间的温度差为：由式〔6〕可以看出，此时加热面和中心面间的温度差↵t和加热时间⎜没有直接关系，保持恒定。

系统各处的温度和时间呈线性关系，温升速率也相同，我们称此种状态为准稳态。

当系统到达准稳态时，由式〔6〕得到根据式〔7〕，只要测量进入准稳态后加热面和中心面间的温度差⊿t，并由实验条件确定相关参量q c和R ，则可以得到待测材料的导热系数λ。

其它在进入准稳态后，由比热的定义和能量守恒关系，可以得到以下关系式：比热为：式中为准稳态条件下试件中心面的温升速率〔进入准稳态后各点的温升速率是相同的〕。

由以上分析可得：只要在上述模型中测量出系统进入准稳态后加热面和中心面间的温度差和中心面的温升速率，即可由式〔7〕和式〔9〕得到待测材料的导热系数和比热。

2.热电偶温度传感器：热热电偶结构简单，具有较高的测量精确度，测温范围为－50～1600°C，在温度测量中应用极为广泛。

由A、B 两种不同的导体两端相互紧密的连接在一起，组成一个闭合回路，如图2〔a〕所示。

当两接点温度不等〔T>T0〕时，回路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，回路中产生的电动势称为热电势。

理论分析和实践证明热电偶的如下根本定律：热电偶的热电势仅取决于热电偶的材料和两个接点的温度，而与温度沿热电极的分布以及热电极的尺寸与形状无关〔热电极的材质要求均匀〕。

热导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热传导系数并用作图法求冷却速率实验原理: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，传热速率正比于温差和接触面积，定义比例系数为 热导系数:2.不良导体导热系数的测量厚度为h 、截面面积为S 的样品盘夹在加热圆盘和黄铜盘之间。

热量由上方加热盘传入。

两面高低温 度恒定为T 1和T 2时，传热速率为:dQ T i T2S dth热平衡时，样品的传热速率与相同温度下盘全表面自由放热的冷却速率相等。

因此每隔30秒记录铜盘-JT自由散热的温度，一直到其温度低于T 2，可求出铜盘在 T 2附近的冷却速率 -一。

dt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。

物体的散热速率应与它们的散热面积成正比：dQ R R 2h dQ dt R 2R 2h dt式中-Q 为盘自由散热速率。

而对于温度均匀的物体，有dtdQdTme 一 di dt联立得：dQR R 2hdTme — dt R2R 2h dt结合导热系数定义即可得出样品的导热系数表达式。

dQ dtdT dxdS实验内容：1. 用卡尺测量A、B盘的厚度及直径（各测三次，计算平均值及误差）2. 按图连接好仪器。

3. 接通调压器电源，等待上盘温度缓慢升至T1=~4. 将电压调到125V左右加热，来回切换观察T1和T2值，若十分钟基本不变（变化小于）则认为达到稳态,记录下T1和T2的值5. 移走样品盘，直接加热A盘，使之比T2高10C （约mV）;调节变压器至零，再断电，移走加热灯和传热筒，使A盘自然冷却，每隔30s记录其温度，选择最接近T2的前后各6个数据，填入自拟表格数据处理：样品盘质量m 898.5g 上盘稳定温度T1 3.17mV 下盘稳定温度T2 2.56mV样品盘比热容c 0.3709kJ （kg K）1实验前室温T室=21.8 C实验后室温T室=22.6 C几何尺寸均使用游标卡尺测量：自由散热降温时下盘温度:F面先处理几何数据:取 P 0.95, n 3 则 t 0.95 4.30 k p 1.96e ）对上盘稳定温度J ：由于只测量了一次，因此只计算 B 类不确定度a ）对下盘厚度 h A : h A 0.768cm u A/ ： n 0.002/、一3 0.001cm游标卡尺测量：C ,3 仪 0.002cm 由于下盘估因较小而忽略B仪+估=仪 0.002cmU 0.95〔(t °.95U A )22(k P B /C)'.(4.30 0.001)2 (1.96 0.002r. 3)2 0.006cm最后：h A (0.768 0.006) cm P 0.95b)对下盘直径 D A : D A 12.954cm U Ar. n 0.002/ 3 0.001cm游标卡尺测量：C ,3 仪 0.002cm 考虑直径判断误差，取估 0.01cmB 、仪+ 估二 一 0.0022 0.012 0.01cmU 0.95 J(t 0.95u A )2 (k p B /C)2 7(4.30 0.001)2 (1.96 0.01M/3)20.012cm最后：D A (12.954 0.012)cm P 0.95游标卡尺测量：C .3 仪 0.002cm 由于样品质地较软，取估 0.01cm游标卡尺测量：C .3 仪 0.002cm 考虑直径判断误差，且样品较软，取仪+ 估=.0.0022 0.0220.02cmc)对样品盘厚度 h B : h B 0.757cmu A h B /，n 0.003八 3 0.002cmd) U 0.95最后:仪 + 估二 一 0.0022 0.0122t °.95U A )(k p B /C)0.01cm .(4.30 0.002)2(1.96 0.01/3)20.014cmh A (0.757 0.014)cmP 0.95对下盘直径D B : D B12.995cmu A D/、n 0.006/、. 3 0.003cmB0.02cmU0.95 \ (t 0.95u A )22(k p B /C)4.30 0.003)2 (1.96 0.02/ 3)2 0.026cm最后：D B (12.995 0.026)cmP 0.95电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略.仪+ 估=仪0.005mVU0.95 k p B/C 1.96 0.005/3 0.003mV最后：T| (3.17 0.00) mV P 0.95f) 对下盘稳定温度T2 :由于只测量了一次，因此只计算B类不确定度电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略~2 2_B■,仪+ 估二仪0.005mVU0.95 k p B/C 1.96 0.005/3 0.003mV最后：T；(2.56 0.00) mV P 0.951.逐差法将12个数据前后分成2组，然后对应相减：(对应组数据时间差t 6 30s 180s)T 0.25mV T 0.02mV u A丁八齐0.02八6 0.008mV电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略~2 2~B，仪+ 估二仪0.005mV等效测量次数n 6，取P 0.95，则t0.95 2.57 k p 1.96U0.95 J(t0.95U A)2(k p B/C)27(2.57 0.008)2(1.96 0.005/3)20.02mV 最后：T (0.25 0.02)mV P 0.95得出逐差法降温速度: dT"dt0.2578o1.389 10 3mV/s根据公式:2mch B D A 4h AD B(T1 T2) D A 2h A dT dt代入数据:2 0.8985 (0.37093 2103) (0.757 10 2) 12.954 4 0.768 10 3得到:3.14 (12.995 10 2)2(3.17 2.56) 12.954 2 0.768 10 31.389 10 0.240W m由不确定度传递公式:In ,2mclnt ln h B ln D A 4h A 2ln D B ln D A 2h A ln V ln(V1 V2)求微分:dh Bh B2曇D B d D A 2h A d V d(V1V2)D A 2h A V V1V2d D A 4h AD A 4h A 合并同类项:dh B2dD B h B D B (dD AD A 4h Ad D^)(4乩D A 2h A D A 4h A2dh A ) d V D A2h A)VdV d\2V1 V2 V1 V z转化成不确定度:（与半22DAUh A ]2 (L](T(2UD B)2 [ …D B(D A 4hJ(D A 並)(D A 4hJ(D A 2hJ)2得:U 0.039W m 1 K 1P 0.95最后：(0.240 0.039)W m 1 K 1 P 0.95K 2.75 2.371.407 10 3mV/s285.8 15.7根据公式:2mch B D A 4h A dTD B (T 1 T 2) D A 2h A dt代入数据:得到:dT dt2 0.8985 (0.3709103) (0.757 10 2)12.954 4 0.768 10 3 2 23.14 (12.995 10 2)2(3.17 2.56)12.954 2 0.76810 31.407 102•作图法两较远非原始数据点计算斜率:将拟合数据的置信概率伸展为，加入 B 类不确定度并合成:取 P 0.95则 k p 1.960.243W m3.线性回归法 利用计算机自动拟合的数据，有:dT dt3K (1.37 0.02) 10 mV/sP 0.68电压表测量:C 3 由于t 300s ，取仪 0.005/300mV s 1对数字万用表估忽略2 2仪+估二仪0.023110 mV sU o.95 』2U A)2 (k p B/C)27(2 0.02 10 3)2(1.96 0.02 10 3/3)20.04 10 3mV sdT3 1最后：dt (1.37°.。

研究性报告不良导体热导率的测量39042128一、摘要热导率，又称导热系数，反映物质的热传导能力。

按傅里叶定律（见热传导），其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量。

材料的导热系数常常需要用过实验来具体测定各种物质的热导率数值主要靠实验测定，，测量导热系数的方法比较多，但可以并为两类基本方法，即稳态法和动态法。

其理论估算是近代物理和物理化学中一个活跃的课题。

热导率一般与压力关系不大，但受温度的影响很大。

本实验为稳态法测量橡胶盘的热导率，基本原理是先对测试样品进行加热，使其内部形成稳定的温度分布，然后进行具体温度的测量，进而通过公式得出热导率。

二、关键词稳态法、傅里叶导热方程式、热电偶温差计、一维传播等三、实验基本要求1．了解热传导现象；2．学习用稳态法测非良导体的导热系数；﹒3．学会用作图法求冷却速率。

四、仪器简介【实验装置】A—带电热板的发热盘B—螺旋头C—螺旋头D—样品支架E—风扇F—热电偶G—杜瓦瓶H—数字电压表P—散热盘- 5 -2T B稳态法测定导热系数实验装置图五、实验原理及步骤当物体内部温度不均匀时，就有热量从高温向低温传递，用导热系数λ表示物体导热能力的强弱。

本实验采用稳态平板法测量不良导体的导热系数。

在本方法中，样品制成平板形，其上端面与一稳定的均匀发热体相接触，下端面与一均匀地散热体相接触。

由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿上下方向垂直传递， 横向由侧面散去的热量可以忽略不计，也就是说，可以认为，样品内，只在垂直样 品平面的方向上有温度梯度，在同一平面上，各处的温度相同。

设稳态时，样品的 上下平面温度分别为θ1、θ2，则根据热传导基本公式，在时间Δt 内通过平板样品的 热量ΔQ 为：tS h Q B∆-=∆21θθλ式中λ为样品的导热系数，hB 为样品的厚度，S 为样品平面的面积，本实验样品呈圆形。

设圆盘样品的半径为RB ，即2B R S π=，代入上式得：221B BR h t Qπθθλ-=∆∆本实验装置如图14-1所示，固定于底座的三足支架上，支撑着一铜散热盘P 。

非良导体热导率的测量实验报告-回复
实验目的：测量非良导体的热导率。

实验仪器：热导率测量仪、样品架、样品、温度计。

实验原理：根据傅里叶热传导定律，当物质内部存在温度梯度（温差），会出现热传导，其热传导量随时间、温度梯度及材料本身导热特性有关，热导率是明确材料导热能力的物理量，定义为单位时间内通过单位横截面积的热流量与温度梯度的比值。

实验步骤：
1. 首先按照实验要求，取一定固定尺寸的石蜡，压制成柱状样品。

2. 随后，将样品放在样品架上，并将样品架放在热导率测量仪中。

3. 接着，设置好实验参数，启动热导率测量仪，并等待温度稳定。

4. 测量开始后，记录下实验中的温度变化数据。

5. 根据实验数据，计算出热传导的热流量，并根据样品的长度、横截面积、时间差和热流量来计算出样品的热导率。

6. 重复多次实验，并取平均值，以提高实验结果精确度。

实验结果：经过多次实验和数据处理，我们得到样品的热导率的平均值为0.23 W/mK。

实验结论：通过实验，我们成功测量了非良导体的热导率，并得到该石蜡样品的平均热导率为0.23 W/mK。

我们可以通过这个实验结果来了解这种材料的导热能力及用途，同时该实验结果可以为其他相关领域的研究提供参考和依据。

《基础物理》实验报告学院： 国际软件学院 专业： 软件工程 2010 年 12 月 20 日一、实验目的1）学习平板法测量不良导体导热系数的方法2)掌握在科学实验室平台上利用计算机和热电偶测量温度的方法 3)学习根据动态平衡的原理测定热流速率的方法 二、实验原理 1．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T1、T2，以hB 表示样品高度，SB 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T2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dt dQ 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。

三、实验设备及工具导热系数测定仪、杜瓦瓶、电热偶、游标卡尺、直流电压放大器 四、实验内容及原始数据 （一）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200V 左右进行加热20分钟左右（对应T1电压值大约在3.20-3.40mV ）；3、将电压调至150V 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T2上升10度左右；5、每隔30s 记录一个温度（电压）值，取相对T2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。

(3)接上导热系数测定仪的电源，开启电源后，左边表头首先显示从 FDHC，然后显示当时 温度，当转换至 b= =。=，用户可以设定控制温度。设置完成按“确定”键，加热盘即开始加 热。右边显示散热盘的当时温度。
(4)加热盘的温度上升到设定温度值时，开始记录散热盘的温度，可每隔一分钟记录一次， 待在 1 0 分钟或更长的时间内加热盘和散热盘的温度值基本不变，可以认为已经达到稳定状态
得
897.33103kg 385J/（kg k） 0.0310C (65.065mm 27.66mm) 2 65.065mm 2 7.66mm

4 70
7.26 0C
103m 49.6 0C

3.14
1 （129.86
103m）2
0.16W / (m k)
48.0
47.7
47.5
47.1
46.9
冷却曲线如下：
4
由上图计算得斜率 k=0.031℃/S
即
0.0310C / s
t 2
将其代入
0.89733kg 385J（kg k） 0.0310C
(RP 2hP ) 4hB 2RP 2hP 1 2
1 dB2
Q t


1 2 4hB

dB2
…………………………………………
（2）
实验装置如图 1 所示、固定于底座的三个支架上，支撑着-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。

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。

一、实验题目： 实验1.2.1 不良导体导热系数的测量二、实验目的：本实验的目的是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。

三、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：12B BT T dQS dt h λ-=- （2） 式中B h 为样品厚度，2B B S R π=为样品上表面的面积，()12T T -为上 、下平面的温度差，λ为导热系数。

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。

物体的散热速率应与它们的散热面积成正比：()()222R R h dQ dQ dt R R h dt ππ+'=+ （3） 式中dt Q d '为盘自由散热速率。

而对于温度均匀的物体，有 dtdTmcdi Q d =' （4） 这样，就有()A A Cu Cu A A 2d d d 2d R h QT m c t R h t+=⋅+ （5） 结合（2）式，可以求出导热系数。

()()()Cu Cu B A A 2B 12A A 2d 2d m c h R h TR T T R h tλπ+=⋅-+ （6） Cu B B A 12m h R h T T 、、、、和都可由实验测量出准确值，本实验所用的铜盘比热容为11Cu 0.3709kJ kg C --=⋅⋅K ，因此，只要求出d d Tt，就可以求出导热系数λ。

准稳态法测不良导体的导热系数和比热实验报告一、实验目的（1）实验一：万用表使用测量：熟悉万用表的使用方法，学习量程的选择方法，以及根据量程得到数据精度并计算不确定度的方法。

（2）实验二：热导实验：1、了解准稳态法测量不良导体的导热系数和热比的方法；2、掌握热电偶测量温度法方法；3、加深对直线拟合处理数据方法的理解。

二、实验一：万用表使用测量计算过程：（2）交流电源有效值∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程= 0.2%*0.34474 + 0.05%*2 = 0.0017V =X=XX0.34474 ±0.0017V±=∆（3）交流信号的频率∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程= 0.01%*999.98 + 0.003%*2000 = 0.16Hz =XX999.98 ±0.16Hz=X∆=±（4）电阻∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程=0.020%*10.9457 + 0.004%*20 = 0.003kΩ=X==XX10.9457 ±0.003kΩ±∆（5）电容∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程=1%*0.930 + 0.5%*2=0.019uF ==XX0.930 ±0.019uFX±=∆（6）二极管∆X读数精度% * 测量值+ 量程精度% * 量程=0.06%*0.5735+0.020%*2 = 0.0007V =X=XX0.5736 ±0.0007V∆=±实验二：热导实验三、数据处理（2）U1(t2t1)~τ，U2(t1tc)~τ曲线分析：当样品进入准稳态时，样品内各点的温升速率相同并保持不变，且样品内两点间温差恒定。

对应的电压值变化趋势为：中心面和冷面温差U2(t1tc)线性增长，热面和中心面温差U1(t2t1)基本保持不变。

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。

不良导体导热系数实验报告不良导体导热系数实验报告导热系数是衡量物质传导热量能力的重要参数。

在日常生活中，我们经常接触到导热系数高的材料，如金属，而很少关注导热系数低的材料，如不良导体。

不良导体的导热系数较低，导热性能较差，因此在一些特殊场合中具有重要的应用价值。

本实验旨在通过测量不良导体的导热系数，探究其导热性能的特点。

实验材料和仪器包括不良导体样品、热电偶、热电偶转换器、温度计、电源、电阻、导线等。

实验过程分为两个部分，首先是测量不良导体的导热系数，然后是分析实验结果和讨论。

实验步骤如下：首先，将不良导体样品切割成适当的尺寸，并仔细清洁表面，确保样品表面光滑无杂质。

然后，将热电偶插入样品中，一个接触样品的一侧，另一个端口与热电偶转换器相连。

接下来，将样品放置在一个恒定温度的环境中，同时记录样品表面和环境温度。

通过测量一段时间内的温度变化，计算不良导体的导热系数。

在实验结果分析和讨论部分，我们可以从以下几个方面来探讨不良导体的导热性能。

首先，不良导体的导热系数较低，这意味着它们在传导热量方面的效率较低。

这是由于不良导体的内部结构和原子排列方式导致的。

其次，不良导体的导热性能与温度有关。

一般来说，随着温度的升高，不良导体的导热系数也会增加，这是由于分子振动的增加导致热量更容易传导。

此外，不同材料的导热性能也存在差异，例如，聚苯乙烯的导热系数比木材要高，这是由于聚苯乙烯的分子结构不同于木材的纤维结构。

实验中还可以探究不良导体的导热性能与其热导率之间的关系。

热导率是导热系数与密度的乘积，它衡量了单位体积内传导热量的能力。

通过比较不同材料的热导率，我们可以进一步了解不良导体的导热性能。

此外，不良导体的导热性能对于一些特殊应用具有重要意义。

例如，在建筑材料中，不良导体的导热系数低可以有效减少热量的传导，提高建筑物的保温性能。

在电子器件中，不良导体可以用作绝缘材料，防止热量传导引起的电子元件故障。

综上所述，不良导体的导热系数实验可以帮助我们了解不良导体的导热性能特点。

实验名称：不良导体导热系数的测定目的：1.学习一种测量不良导体热导率的方法。

2.学习导热系数实验仪。

为了准确测量加热板和散热器的温度，两个传感器应涂导热硅脂或硅油，以使传感器与加热板和散热板完全接触；另外，在加热橡胶样品时，为了达到稳定的传热效果，调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热板和散热板紧密接触，注意不要有气隙。

在中间;并且不要将螺丝拧得太紧而影响样品的厚度。

2.导热系数实验仪的铜板下方的风扇用于强制对流传热，以减小样品侧面和底部之间的放热率，增加样品内部的温度梯度，从而减少实验误差。

因此，在实验期间必须打开风扇。

[实验原理]导热系数是表征材料导热系数的物理量。

材料结构的变化和杂质的不同对材料的热导率有明显的影响，因此材料的热导率经常需要通过实验来测量。

测量导热系数的实验方法一般分为两种：稳态法和动态法。

在稳态方法中，首先使用热源加热样品。

样品内部的温差使热量从高温传递到低温。

样品中每个点的温度都会随着加热速度和传热速度的变化而变化。

通过适当控制实验条件和参数，可以平衡加热和传热的过程。

可以在室内形成稳定的温度分布，据此可以计算出导热系数。

在动态方法中，样品中的最终温度分布会随时间变化，例如周期性变化。

变化的周期和幅度还受实验条件和加热速度的影响，并且与热导率有关。

在本实验中，通过稳态法测量了不良导体（橡胶样品）的热导率，并学习了通过物体的散热率计算出导热率的实验方法。

1898年首先通过平板方法（一种稳态方法）测量不良导体的热导率。

在实验中，将样品制成平板，其上端面与稳定的均匀加热体完全接触，而下端面与均匀的散热器接触。

由于板样品的侧面面积比板平面的侧面面积小得多，因此可以认为热量仅沿上下方向垂直传递，而从侧面散发的热量可以忽略不计。

也就是说，样品中样品平面的垂直方向上仅存在温度梯度，并且在同一平面中的各处温度都相同。

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。

1，实验的目的是：1.了解如何正确使用量热仪和数学万用表；2.学习通过稳态方法测量不良导体的导热系数；3.掌握热传导傅立叶热传导方程的基本公式。

2，原理1.基本原理本实验利用热源形成稳定的温度分布，该温度分布在待测样品中不随时间变化，然后进行测量，即稳态法。

1882年，傅立叶给出了热传导的基本公式。

该方程式指出，如果平面面积为s，则在tδ期间通过面积s的热量Qδ满足以下方程式：1 2qkst h θδδδ-=（2.1.1），其中/ QTδδδ为热流强度K称为材料的热导率（也称为热导率），单位为w /（km⋅）。

实验装置如图1所示。

依次将圆形铜盘P，待测样品B和厚底红色铜盘a 依次放在支架d上。

红外灯L用于在1θ，2θ的稳定温度下加热样品的上，下表面，并通过在a和P侧的深孔中插入热电偶e来测量1θ和2θ分别。

E的冷端浸入Dewar H的冰水混合物中。

数字电压表f用于测量热电动势。

根据公式（2.1.1），每单位时间通过待测样品B的任何圆形截面的热通量为2124bbkdqt hπθθδδ-=（2.1.2），其中BD是圆盘的直径样品，BH是样品的厚度。

当热传递达到稳定状态时，通过板B的上表面的热流等于从黄铜板P到周围环境的散热率。

因此，通过计算在2θ的稳定温度下的黄铜板P的散热率，能够算出热通量/Qtδδ。

因此，在读取稳定的1θ和2θ之后，将B移除以直接与P接触。

当P的温度高于稳定值时，将2θ读取几度，然后移开以使P自然冷却。

通过测量温度随时间的变化，我们可以得到2Tθδθδ=，然后将稳态黄铜板的散热率的表达式修改如下：22/4 / 2p P PPP P PD DH QM CT TDDHπδδδδππ+ +（2.1.3）通过将等式（2.1.3）代入（2.1.2），我们可以得出：2124 22P P BPP pp BD h HK m CT Dδθθ+ = +-（2.1.4）2.热电偶温度测量的原理在本实验中，使用铜质常数热电偶来测量温度。