第三章稳态测量方法文稿演示

极化的种类及特点浓差极化电化学极化欧姆极化不可逆电极的阴极极化曲线稳态测试方法稳态测试方法实质：就是选择自变量，使得在每一个自变量下，只有一个函数值。

稳态测试的注意事项为了测得稳态极化曲线，扫描速度必须足够慢。

稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理14Tafel直线外推法解析动力学参数腐蚀体系中极化曲线的Tafel拟合根据阳极、阴极Tafel直线的斜率可以得到表观传递系数α和β，将阴极、阳极，可计算交换电流密度极化曲线的直线部分外推得到交点，交点横坐标为lgi稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用实验得到的线性电流半对数极化曲线稳态极化曲线的应用24稳态极化曲线的应用不同温度下燃料电池的电压和功率密度对电流密度曲线图(a)和(b)比较直观地说明了该电池在不同操作温度下的放电性能。

(a)与(b)的区别在于使用了不同的电极催化剂。

从图中可以看出，(a)的开路电压较高，而(b)在较低温度下具有较好的性能，在较大的极化下(电池电压低于0.2V 时)，几乎都会出现极限扩散电流，说明在此情况下，传质过程称为制约电池性能的主要因素。

稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用含有不同金属离子的阴极极化曲线，10mV/s，55ºC合金电沉积时进行各金属离子的阴极极化扫描，扫描范围-0.9V -1.0V时，出现Sn的还原电流峰；但Co盐体系在析氢之前不出现电流峰体系能实现Sn和Co的共沉积。

稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用B: 致钝电流致钝电位C: 维钝电位D: 超钝电位CD:钝电流稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用合金在NaCl溶液中的阳极极化曲线。

Ni-W(44.8%)非晶合金的腐蚀电势晶态合金相比发生了正移，而且其钝化区间比Ni-W晶态合金明显，这非晶态合金在NaCl溶液中发生钝化，其耐蚀性能较Ni-W相比有明显的改善。

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＜JBJ.Fourier 1786 ―― 1830）根据实验得到热传导基本关系，1822年在其著作《热的解读理论》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：b5E2RGbCAP此即傅里叶热传导定律，其中为热流密度矢量＜表示沿温度降低方向单位时间通过单位面积的热量），是导热系数又称热导率，是表征物体传导热能力的物理量，在数值上等于每单位长度温度降低个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是------ 1 。

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。

plEanqFDPw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。

稳态法测量导热系数TC—3型导热系数测定仪实验讲义杭州富阳精科仪器有限公司（原杭州富阳电表厂）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。

材料结构的变化与含杂志等因素都会对导热 数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过试验来具体测定。

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，待测样品的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。

本试验采用稳态进行测量。

【试验目的】用稳态法侧出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。

【试验原理】根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2）,若平面面积为S,在△t 时间内通过面积S 的热量△Q 满足下述表达式:Q t ∆∆=λS 12T T h- (1) 式中Qt∆∆为热流量,λ即为该物质的热导率(又称作导热系数),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W 11m k --⋅⋅。

本试验仪器如图所示：图 1 稳态法测定导热系数试验组装图在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待侧样品B （圆盘形的不良导体），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 传到B 盘，在传到P 盘，由于A 、P 盘都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度T1、T2，T1、T2分别由插入A 、 P 盘边缘小孔热电偶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（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Qt=λ12T T hb -πR 2B（2）公式中R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度，当然传导达到稳定状态时，T 1、T 2的值 不变，于是通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速度相等，因此，可通 过铜盘P 在稳定温度T 2时的散热速度来求出热流量Qt∆∆。

稳态法测量物体的导热系数讲义导热系数是指单位时间内单位面积的热量通过一个厚度为1米的物体，并且该物体的两侧温度差为1K时，热量传导所发生的速率。

导热系数是物体传热性质的一个重要参数，是表征物体对热量传递的抵抗程度的指标。

常见的测量导热系数的方法有两种：稳态法和瞬态法。

稳态法是指在一定的温度差下测量物体的稳态热流密度，通过测量物体的热流密度、温度差和物体的厚度等参数计算得到物体的导热系数。

稳态法主要适用于导热系数相对稳定、厚度较大的材料，如纤维板、保温材料等各种隔热材料。

测量物体导热系数的仪器主要有两部分组成：热流仪和温度测量仪。

热流仪根据热传导原理，通过一组绝热屏障将试样的一侧保持恒定温度，另一侧得到一定的热流密度。

热流仪要求在保持一定的温度差下，使试样表面温度与环境温度之间的温度差足够小，以保证得到的热流密度稳定可靠，同时试样表面的辐射热损失要被控制在较小范围内。

温度测量仪通常选择高精度的热电偶，通过将热电偶嵌入试样内部，得到试样不同位置的温度分布情况。

为了保证测量准确性，热电偶的校正和补偿工作必须遵循严格的操作流程和规范。

测量物体导热系数的关键在于对样品的处理和操作过程的严格控制。

以下是基本的测量流程：1.准备样品：样品的尺寸和形状必须符合要求，保证试样表面平整，材质的导热系数必须呈线性变化，不存在孔洞等质量问题。

2.安装样品：用夹具牢固地固定好试样，并在试样的两侧，放置好热流仪和温度测量仪，保证测量精度和准确性。

3.开始测量：设定好温度差和其他参数，系统开始工作，记录试样表面和内部的温度值，对测量过程进行严格的控制和监测。

4.计算导热系数：根据测得的热流密度、温度差和试样厚度等参数，计算试样的导热系数。

根据上述基本流程，可以得到一个简单的稳态法测量物体导热系数的模型。

模型中涉及到的参量有：热流密度、试样厚度、温度差、试样长度和试样面积等。

利用计算公式，可以将这些参量结合起来，得出试样的导热系数。

稳态法测量导热系数稳态法是一种测量材料导热系数的技术，也称为稳态传热法。

该技术被广泛应用于建筑、机械、化学等领域中，用于评估材料的热性能。

本文将介绍稳态法的工作原理、实验流程、数据处理和误差分析。

一、工作原理稳态法是一种基于傅立叶热传导定律的测量方法，该定律表明了稳态下的热流密度与物质导热系数、温度梯度和厚度之间的关系：q = -k × (ΔT/Δx)其中，q是单位时间内通过单位面积的热流密度，k是材料的导热系数，ΔT是单位长度上的温差，单位为摄氏度（℃），Δx是热传导的距离，单位为米（m）。

根据该定律，可以通过测量热流密度、温差和材料厚度来计算其导热系数。

稳态法的基本思路是，将待测材料夹在两个恒温热源之间，并使其达到稳态，即等温状态，此时热流密度是恒定的。

测量热源间的温度差和材料的厚度，就可以计算材料的导热系数。

二、实验流程1.实验器材准备将待测材料进行样品制备并加工好待使用，要求样品的厚度均匀、表面平整，确保实验过程中的稳态传热。

2.实验条件设定设定多个恒温热源，取出两个热源，一个设为高温热源，一个设为低温热源，通过加热或冷却的方式控制两个热源的温度差。

在放置样品之前，需记录热源间的温度差，以便于测量过程中的误差分析。

3.样品夹持将待测材料夹在两个热源之间的夹具中，夹具要求对样品进行有效的压紧，以确保样品的良好传热。

4.数据采集在待测试材料表面的两个端面处，用热电偶测量在不同恒温热源下的温度差。

在接受到热流量的过程中，用热流量计量仪测量热流量，确保精准测量热传导过程中的热速度。

5.数据处理通过采集的数据，按照傅立叶热传导定律计算出待测材料的导热系数，得到实验值。

在获得实验值之后，进行误差分析，验证实验本身的准确性。

三、误差分析稳态法的精度受多种因素影响，包括：温度的精度、压力的影响、厚度的均匀性、试样几何形状、热流密度的均匀性等。

对于建筑材料的稳态法，误差来源相较于机械、化学领域有所不同。

稳态测量方法概述稳态测量方法是一种用于测量系统的稳态性能的方法。

稳态性能是指系统在长时间运行后，各种性能指标达到稳定状态的能力。

稳态测量方法可以帮助评估系统的稳定性和可靠性，并优化系统的性能。

目的稳态测量方法的主要目的是了解系统的稳态特性，并发现任何潜在的问题或改进的机会。

通过使用稳态测量方法，可以对系统进行全面的评估，并找出影响系统稳态性能的因素。

通过检测和分析这些因素，可以采取相应的措施来改善系统的稳态性能。

稳态测量方法稳态测量方法通常包含以下步骤：1.设置实验条件：确定测量的对象、设备和环境条件。

确保实验条件的稳定性和可重复性。

2.数据采集：使用合适的仪器和设备对系统进行稳态数据的采集。

尽量保持数据采集过程的稳定性和准确性。

3.数据分析：对采集的数据进行分析和处理，计算所需的稳态性能指标。

常用的指标包括系统的平均值、方差、标准差等。

4.结果解释：根据数据分析的结果，对系统的稳态性能进行解释和评估。

确定系统的稳定性和可靠性水平，并分析影响系统性能的因素。

5.优化改进：根据结果解释的分析，提出优化改进的建议或措施。

可以通过调整系统参数、改进系统设计或优化工艺流程等来改善系统的稳态性能。

优势和应用稳态测量方法具有以下优势和应用：1.全面评估系统性能：稳态测量方法可以全面评估系统的稳态性能，帮助发现潜在的问题和改进的机会。

2.判断系统稳定性和可靠性：通过稳态测量方法，可以判断系统的稳定性和可靠性水平，以便采取措施提高系统的稳态性能。

3.优化系统设计和参数：稳态测量方法可以帮助优化系统的设计和参数设置，以提高系统的稳态性能。

4.改善产品质量：稳态测量方法可以用于改善产品的稳定性和质量，提高产品的可靠性和性能。

5.降低成本和提高效率：通过稳态测量方法，可以找出系统中造成资源浪费和效率低下的因素，并采取相应的措施降低成本和提高效率。

结论稳态测量方法是一种用于评估系统稳态性能的重要方法。

通过正确应用稳态测量方法，可以全面评估系统的稳态性能，发现问题和改进的机会，并实施相应的优化改进措施。