导热系数测定

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（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。

2.选择θ20前后四个数据记如下表，并采用逐差法求散热盘P在温度为θ20时的冷却速率
△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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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
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

实验内容
记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘质量mC，由实验室提供。
测量散热板（黄铜板）的冷却速率 ，计算。
稳态法测橡胶盘上下表面的温度10 和20
调整好实验装置,各盘之间不能有间隙。
调整电热板的供电方式,人为控制发热盘的温度在:
每隔2分钟观察散热盘的温度θ2 , 记录θ1 ， θ2；若在10分钟内θ2基本保持不变则系统的热传导已达到稳定状态。对最后10分钟内的5次温度分别求平均得θ10， θ20。
实验原理
考虑散热盘自由冷却与稳态时的散热面积不同，引入修正系数：
于是，导热系数为：
实验原理
0°C 冰水
4、温差热电偶的工作原理
两种金属接触处由于温度差而产生电动势的现象称为温差电动势，一般情况下，温差电动势近似与两接触端的温度差成正比。
检流计
加热
检流计
电压值即为温度示数
杜瓦瓶里冰水混合物为冷端；发热盘、散热盘分别与冷端形成两个温差电偶。
θ/mv
210
180
150
120
90
60
30
0
ｔ／Ｓ
用逐差法求冷却速率:
数据记录和处理
记录橡胶盘（样品）和黄铜盘（散热板）的直径、厚度DB、hB、DC、hC,黄铜盘（散热板）质量mC。
采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为20时的冷却速率 ，其中t=120s。
记录稳态时橡胶盘上下表面的温度10 和20
计算橡胶板的导热系数，并与标准值比较，计算出百分比误差。
操作要点
1
数字电压表调零，注意热电偶接线。实验过程中散热风扇保持开启。

2
构建稳态环境， 10保持在3.50mV±0.03mV范围内，测量20

、
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（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。

实验4—7 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。

物体按导热性能可分为良导体和不良导体。

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。

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（J.Fourier ）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，其比例系数是导热系数，即：dS dzdT dt dQ λ-= （4-7-1） 式中，dtdQ 为传热速率；dz dT 为与面积dS 相垂直方向上的温度梯度，负号则表示热量从高温处传到低温处；λ为导热系数。

在国际单位制中，导热系数的单位为-1-1W m K ⋅⋅。

2. 用稳态平板法测不良导体的导热系数设圆盘B 为待测样品，如图4-7-1所示，待测样品B 、散热盘C 二者的规格相同（其位置如图4-7-2所示），厚度均为h 、截面积均为S （2S D π=，D 为圆盘直径），圆盘B大学物理实验 78 上下两面的温度1T 和2T 保持稳定，侧面近似绝热，则根据（4-7-1）式可知传热速率为： S h T T S h T T dt dQ 2112-=--=λλ （4-7-2） 为了减小侧面散热的影响，圆盘B 的厚度h 不能太大。

实验二材料导热系数的测定一、实验目的1、巩固和深化不稳定导热过程的基本理论，学习用常功率平面热源法测定材料导热系数和导温系数的实验方法和技能。

2、测定试材的导热系数λ和导温系数α。

二、实验原理：稳态导热问题，即忽略温度随时间的变化，只考虑温度的空间分布。

即θ（x,y,z）而非稳态导热问题温度不仅在空间上有分布，而且随时间变化。

即θ（x,y,z,τ）根据不稳定导热过程的基本理论，初始温度均匀并为t0的半无限大均质物体，当表面边界被常功率热流q w加热时，同样引进过余温度θ=t-t0 ，温度场由以下导热微分方程求解：经过求解和变换，得出如下的关系式：(1)函数B(y)值()B y =（2）导温系数根据B(y)值查表得y 2值，则224d a y τ=' （m 2/h ）d :薄试件的厚度 m (3)导热系数λ=（w/mk ）上述各式中：(,)x θτ'' 经过时间τ'薄试件上表面过余温度; 1(0,)θτ 经过时间1τ薄试件下表面(热源面)过余温度;3(0,)θτ 经过时间3τ降温过程中下表面(热源面)过余温度; 2τ 关闭热源的时间;Q 加热器的功率 W/m 2Q=(V 标/10)2*A=I 2*A A=R/S式中: V 标 –与加热器串连的0.01Ω标准电阻两端的电压降 mv R 、S 分别为加热器的电阻及面积。

三、实验装置DRM-1型导热系数测定仪 适用于测定均质板状、粉末状材料的导热系数、导温系数和比热。

测试范围：3.5×10-2～1.7 W/mk ；电热烘干箱；秒表两只；干燥器；天平；卡尺（精度为0.02毫米）。

DRM-1型导热系数测定仪分三部分：1、试件部分：包括试件，试件台及夹具。

2、加热系统：包括晶体管稳压电源、加热器、0.01Ω标准电阻、电位差计和检流计。

3、温度测量系统：温度测量用铜-康铜热电偶，电偶产生的电信号用电位差计测出，通过查表得出温度值。

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。
材质
导热系数/λW(m. K) 71.4 315 PVC
材质
导热系数/λW(m. K)
铂 黄金
0.16 0.020
硬质聚氨酯泡 沬 玻璃钢
玻璃
0.61-0.71
0.52
普通砖
0.600
轻质软木
0.050
（三）导热系数测定方法
测量方法 测量范围
稳态法
热流法
中低导热系数材料
热板法 动态(瞬时)法 热线法 激光散射法 高导热系数材料与／或在高温 条件下测量。精确性高、测量 范围宽
保护热板法实验原理
保护热板法实验原理
• 样品放置在主热板和辅助热板之间。仪器控制辅助热板的温度，并 保持主热板和保护热板处于更高的温度。保护热板围绕主热板，以 减小侧面的热流量。外部的保护提供辅助性的隔热。热板周围的保 护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性 的、一维的。 • 测量通过样品的温度差及两片样品的厚度。测量加到热板上的能量 即是通过样品的热流量、主热板的板面积。便能够计算出材料的导 热系数。
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)
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 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。

导热系数测定实验报告导热系数，作为材料的一项重要物理性质，能够评估材料传导热量的能力。

通过测定导热系数，可以了解材料的导热性能以及在不同工况下的散热能力。

本实验旨在通过实际操作测定不同材料的导热系数，并分析结果对比。

一、实验目的本实验的主要目标是测定不同材料的导热系数，了解热量在材料之间的传导规律，并比较不同材料的导热性能。

通过实验数据的处理和分析，探究导热系数与材料性质之间的关系。

二、实验装置和方法实验所用的装置包括热导率仪和不同材料的试样。

热导率仪由热源、测温探头和显示器组成，用于测量不同材料在不同温度下的热传导情况。

实验的具体步骤如下：1. 准备试样：根据需要测量的材料种类和厚度，制备相应的试样切片。

2. 测量温度：先将测温探头放在设定温度的热源上，进行温度校准，确保准确测量。

3. 安装试样：将试样放置在热导率仪的传热平台上，保持试样与测温探头的接触完全。

4. 测量实验：通过控制热源的温度，使其保持在恒定状态。

记录热导率仪上显示的温度变化情况，并计算得出试样的导热系数。

三、实验数据处理和分析在实验中，我们选择了金属、塑料和木材作为不同材料的代表，分别测量了它们的导热系数，并进行对比分析。

通过实验数据的处理和分析，我们可以得到各材料的导热系数数值。

可以发现，金属材料的导热系数相对较高，这与金属的导电性质有关。

塑料材料的导热系数比金属低，这主要是由于塑料材料结构中有许多绝缘空隙的存在。

木材的导热系数相对较低，并且呈现出随纤维方向变化的趋势，这是因为木材的导热性能与其组织结构有着密切的关系。

导热系数除了与材料的物性有关外，还受到温度的影响。

在不同温度下，导热系数可能会发生变化。

实验中我们选择了不同温度下的测量点，以了解导热系数与温度之间的变化规律。

通过实验数据的分析，我们可以得出导热系数随温度的变化呈现出一定的规律性，不同材料的导热系数随温度变化的趋势可能不同。

四、实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析，得出了不同材料在不同温度下的导热系数。

导热系数测定实验报告实验目的：测定给定材料的导热系数。

实验原理：导热系数是描述材料导热能力的物理量，可以通过测量材料的热传导过程来确定。

传导过程中，热量沿着温度梯度从高温区传导到低温区。

根据热传导定律，导热流密度Q/t正比于温度梯度dT/dx，即Q/t = -k(dT/dx)，其中k为导热系数。

在本实验中，我们采用平板法进行导热系数的测量。

在稳态条件下，选取一块厚度均匀的材料样品，在两侧施加恒定的温度差，通过测量材料两侧的温度来计算导热系数。

实验器材：1. 导热系数测定设备（包括导热板、温度传感器、温度控制仪等）2. 材料样品3. 温度计4. 计时器实验步骤：1. 准备工作：打开导热系数测定设备，确保设备正常工作。

2. 校准温度传感器：将温度传感器放入恒温水槽中，根据设备要求进行校准。

3. 安装材料样品：将材料样品放置在导热板上，并紧密密封以确保无热能损失。

4. 施加温度差：通过控制仪调节导热板两侧的温度，使其形成恒定的温度差。

5. 记录温度数据：使用温度传感器测量样品两侧的温度，并记录数据。

6. 测量时间：使用计时器测量样品温度变化的时间t。

7. 计算导热系数：利用测得的温度数据及时间t，根据导热定律计算导热系数k。

实验结果与分析：根据实验所得的温度数据及时间信息，计算出材料的导热系数k，并与已知数据进行比较。

分析测量误差的来源，并讨论可能的改进方法。

结论：本实验通过平板法测定了给定材料的导热系数，并得出了相应的结果。

通过分析实验误差与改进方法，进一步提高了实验结果的准确性。

实验存在的问题与建议：1. 实验过程中，温度传感器的校准可能存在误差，建议校准过程更加细致。

2. 材料样品的密封性可能不够好，导致热能损失，建议对样品密封进行改进。

3. 导热板的温度控制可能不够精确，导致温度差过大或过小，建议改进温度控制仪的精度。

参考文献：[1] 吴革南, 金宗俊. 传热学[M]. 高等教育出版社, 2002.[2] 冯德跃. 制冷与空调工程导论[M]. 高等教育出版社, 2004.。

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。

导热系数测量实验报告篇一：导热系数实验报告实验用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告一、实验目的.（1）用稳态平板法测定不良导体的导热系数. （2）利用物体的散热速率求传热速率. 二、实验器材.实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表. 三、实验原理.导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向（设z方向）进行时，热传导的基本公式可写为dTdQ=?λ ?????????---------------------------------------------（）它表示在dt时间内通过dS面积的热量dQλ为导热系数，它的大小由物体????dT本身的物理性质决定，单位为W????1????1，它是表征物质导热性能大小的物理量，式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行.在图中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触，热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在?t时间内，通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为????????? ---------------------------------------------（）式中，???为匀质圆板两板面的恒定温差，若把（）式写成?Q=?λ??????=?λ?? ---------------------------------------------（）的形式，那么???便为待测物的导热速率，只要知道了导热速率，由（）式即可求出λ. 实验中，使上铝盘A和下铜盘P分别达到恒定温度??1、??2，并设??1>??2，即热量由上而下传递，通过下铜盘P向周围散热.因为??1和??2不变，所以，通过B的热量就等于C向周围散发的热量，即B的导热速率等于C 的散热速率.因此，只要求出了C在温度??2时的散热速率，就求出了B的导热速率???.因为P的上表面和B的下表面接触，所以C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设为????，而实验中冷却曲线是C全部裸露于空气中测出来的，即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为??全，根据散热速率与散热面积成正比的关系可得??? ????????????部全=??部全---------------------------------------------（）式中，???为??部面积的散热速率，???为??全面积的散热速率.而散热速率???就部全部?????????等于（）式中的导热速率，这样（）式便可写作????????? =?λ?? 部---------------------------------------------（）设下铜盘直径为D，厚度为δ，那么有??部??全??2=?? +????????2=2?? +??????---------------------------------------------（）???由比热容的基本定义c=Δ????Δ??‘，得ΔQ=cmΔ??’，故???cmΔ??’= 全---------------------------------------------（）将（）式、（）式代入（）式得?????+4?? =?????? 部---------------------------------------------（）将（）式代入（）式得λ=?????????????/2---------------------------------------------（）式中，m为下铜盘的质量，c为下铜盘的比热容. 四、实验内容.（1）用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度δ和待测物厚度L，然后取其平均值.下铜盘质量m由天平测出，其比热容c=×102??? kg?℃ ?1.（2）实验时，先将待测样品放在散热盘P上面，然后将发热铝盘A放在样品盘P上方，再调节三个螺栓，使样品盘的上下两个表面与发热铝盘A和散热铜盘P紧密接触.（3）将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中，并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝盘上的插座加以连接.为了保证温度测量的准确性，采用同一个温度传感器测温，在需要测量发热盘A和散热盘P 温度时，采用手动操作，变换温度传感器的测温对象.（4）接通电源，在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度.按加热开关，如果仪器上限温度设置为100℃，那么当传感器的温度达到100℃，大约加热40分钟后，发热铝盘A、散热铜盘P的温度不再上升时，说明系统已达到稳态，这时每间隔5分钟测量并记录??1和??2的值.（5）测量散热盘在稳态值??2附近的散热速率.移开发热铝盘A，取下待测盘，并将发热铝盘A的底面和铜盘P直接接触，当P盘的温度上升到高于稳态值??2值若干度（例如5℃左右）后，再将发热铝盘A移开，让散热铜盘P自然冷却.这时候，每隔30s记录此时的??2值并记录.五、实验数据记录与处理.表一下铜盘直径、厚度，待测物厚度实验结果记录表下铜盘质量为m=655 g.取平均值，稳态时，??1=℃、??2=℃.表三测下铜盘散热速率实验结果记录表利用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率为K=????1. 由（2.。

材料导热系数是衡量物质导热性能的重要指标之一。

它描述了物质在温度梯度下导热的能力，通常用热传导方程来描述。

准确测定材料导热系数对于工程设计、材料选择和热传导机制研究都是至关重要的。

一、引言导热系数的测定是通过实验方法获得的。

根据国内外标准，主要有以下几种测定方法：热板法、热流计法、热电偶法和热阻率法等。

本文将对这些方法进行详细介绍，并对其适用范围、操作步骤和注意事项进行说明。

二、热板法热板法是一种直接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较小的材料。

其原理是以平板为测试样品，在两侧施加温差，通过测量温度和热流量来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、实验装置搭建、温度控制和数据采集等。

三、热流计法热流计法是一种间接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较大的材料。

其原理是将测试样品嵌入热流计中，通过测量热流量和温度来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、热流计校准、实验装置搭建和数据处理等。

四、热电偶法热电偶法是一种间接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较小的材料。

其原理是在测试样品两端安放热电偶，通过测量温度差和热流量来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、实验装置搭建、温度控制和数据采集等。

五、热阻率法热阻率法是一种间接测量材料导热系数的方法，适用于导热系数较大的材料。

其原理是将测试样品夹在两块金属板之间，通过测量温度差和热流量来计算导热系数。

操作步骤包括样品制备、实验装置搭建和数据处理等。

六、注意事项1. 实验过程中应保证样品与环境的热交换条件稳定，避免外界因素干扰结果的准确性。

2. 样品制备应注意材料的均匀性和尺寸的一致性，以确保实验结果的可靠性。

3. 实验前应仔细了解所选测量方法的原理和操作步骤，并进行必要的设备校准和实验装置调试。

4. 数据采集和处理过程中应注意数据的准确性和有效性，采用合适的统计方法进行结果分析。

七、总结材料导热系数测定方法标准包括热板法、热流计法、热电偶法和热阻率法等。