物理实验报告 测量不良导体的导热系数

物理实验报告测量不良导体的导热系数.docx 摘要：本实验是测量不良导体的导热系数实验，主要目的是研究不同材料的导热性质，并通过实验方法测量导热系数。

实验过程中，先选取了两种不同的材料（石棉、灰铸铁）进行实验，然后分别利用导热仪和热传导仪测算材料的导热系数，并计算结果。

结果表明，两种材料的导热系数差别较大，石棉的导热系数远小于灰铸铁的导热系数。

本实验得到的结果对于进一步了解材料的物性能有重要意义。

关键词：导热系数，导热仪，热传导仪，试样，材料引言：导热系数是指在单位时间内，单位面积的材料温度梯度下，单位厚度内热量传递的能力。

导热系数是一个材料对热传导的基本反应，它是材料的一个基本物理参数，不同材料的导热系数大小差别较大，因此对于不同材料的导热系数进行测量具有重要意义。

实验项目：1.测量石棉的导热系数；实验原理：一、导热仪法导热仪法是利用导热仪来测量不同材料的导热系数。

导热仪是一种用于测量导热系数的仪器，利用它可以轻松地测量导热系数，而且测量结果比较精确。

导热仪分为静态导热仪和动态导热仪两种。

静态导热仪是指采用一定时间后的热平衡来测量材料的导热系数，它的原理是利用热传导平衡定理。

热传导平衡定理是指当物体的温度分布达到稳定状态时，所有点的温度分布相同，在每个点上的热流密度相等，因此可以根据热流密度和热传导系数的定义求得导热系数。

动态导热仪是指在一定时间内，通过测量目标材料表面和内部温度的变化来测量材料的导热系数。

动态导热仪具有快速、精确、稳定的特点，可以在室温下测量导热性能。

利用热传导仪测量材料的导热系数时，首先需要将试样放置在热源上，并使热源产生热量。

然后，利用热流计和温度计测量试样内外的温度差，从而计算出材料的导热系数。

实验步骤：1.选定两种不同材料（石棉、灰铸铁）作为试验样品；2.利用切割机将两种材料切割成长方形样品；5.利用计算机软件计算出试样的导热系数。

实验结果：（1）导热仪法：0.004 (W/mK)2.灰铸铁的导热系数：分析：通过实验结果可以看出，石棉的导热系数要小得多，而灰铸铁的导热系数则要大得多。

不良导体导热系数的测定一、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材料的导热系数3、 掌握—种用热电转换方式进行温度测量的方法二、实验仪器导热系数测定仪、游标卡尺等三、实验原理1、如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z 0 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 表示在该处的传热速率（单位时间内通过截面积d S 的热量），那么传导定律可表示成：dS dz dT dt dQ Z 0)(λ-= （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）。

式中比例系数λ即为导热系数。

可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时内垂直通过单位面积截面的热量。

可见，只要测量出样品的温度梯度和传热速率，及垂直于传热方向上样品的面积，即可求出该样品的导热系数。

2、YBF 一3导热系数测试仪实验原理 实验装置如右图，把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体——铜板之间，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。

样品厚度可做成h ≤D （样品直径）。

这样，由于样品侧面积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导，即只在此方向上有温度梯度。

由于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样品内同一平行平面上各处的温度也相同。

这样只要测出样品的厚度h 和两块铜板的温度T 1、T 2 ，就可以确定样品内的温度梯度。

为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜块，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。

当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡状态，称之为稳态。

此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。

这样，只要测量低温侧铜板在稳态温度T 2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。

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$ 。

不 良 导 体 导 热 系 数 的 测 定班级： ___姓名：____日期：______【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3、用作图法求冷却速率。

【实验原理】 1、导热系数当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导，这种实验称之为热传导。

dx dt dT dtdQ ⋅-=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：BBS h T T dtdQ ⋅-=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 dtdQ h R R h R R dtdQ PA A A A PA A A A A A ⋅++=⋅++=2)(2)2(ππ又根据热容的定义dt dT mc dt dQ P⋅=有dtdT h R T T R h R mch A A B A A B ⋅+-+=))((2)2(212πλm 、hB 、RB 、HA 、T1、T2、都可以由实验测量出准确值，c 为已知的常熟，c=0.0883cal/g ﹒C,因此，只要求出dtdT ，就可以求出导热系数，从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。

【实验内容】一，观察和认识传热现象，过程及其规律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；二，用逐差法求出铜盘A 的冷却速率，并由公式求出导热系数λ。