导热系数的测定讲解

导热系数实验测定
导热系数是描述材料导热性能的物理量，可以通过实验测定得到。

以下是一种测定导热系数的实验方法：
1. 准备实验样品：将需要测量导热系数的样品切成形状相同的小块，尺寸大约为1cm x 1cm x 1cm。

样品表面需要平整光滑，可以使用砂纸打磨。

2. 准备实验仪器：导热系数实验仪、温度计、电源等。

3. 实验步骤：
a. 将实验仪器接通电源，调整好温度计。

b. 将样品放在导热系数实验仪的试样台上。

c. 打开实验仪器，开始测试。

d. 实验仪器会通过导热方式将样品热量传递到散热器上，散热器会将热量散发到空气中。

e. 在测试过程中，记录样品表面和散热器表面的温度。

f. 根据测试数据，计算出样品的导热系数。

4. 实验注意事项：
a. 为了减小误差，需要重复测试多次，取平均值作为最终结果。

b. 在测试过程中，要保证实验环境的恒温恒湿，以免影响测试结果。

c. 在测试不同材料时，需要及时清洗试样台和散热器，以免样品之间相互影响。

这是一种比较简单的测定导热系数的实验方法，实际操作时还需要根据具体情况进行调整。

实验二 导热系数的测定热量传输有多种方式，热传导是热量传输的重要方式之一，也是热交换现象三种基本形式（传导、对流、辐射）中的一种。

导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，它不仅是评价材料热学特性的依据，也是材料在设计应用时的一个依据。

熔炼炉、传热管道、散热器、加热器，以及日常生活中水瓶、冰箱等都要考虑它们的导热程度大小，所以对导热系数的研究和测量就显得很有必要。

导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。

一般来说，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。

因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的导热系数常用实验的方法测定。

测量导热系数的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。

本实验介绍一种比较简单的利用稳态法测材料导热系数的实验方法。

稳态法是通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布后，用热电偶测出其温度，进而求出物质导热系数的方法。

【实验目的】1、掌握稳态法测材料导热系数的方法2、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法 【实验仪器】YBF －2型导热系数测试仪，杜瓦瓶，测试样品（硬铝、橡皮）、游标卡尺、物理天平等。

【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。

当物体内部各处温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传向较低处，这种现象称为热传导。

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d 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：（1-1）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。

二、动态方法
动态方法是指在变化温度下测量材料导热系数的方法。这种方法通常使用热脉冲法或热反应法。
1.热脉冲法
热脉冲法是一种迅速变化温度的方法，它通过在被测材料中加热脉冲，并测量温度变化来计算导热系数。实验中，通过一个电磁炉或者激光脉冲等方式给被测材料施加一个短时间的高温脉冲，然后通过测量温度的变化，以及脉冲能量的大小来计算Leabharlann 热系数。导热系数测量方法及仪器
导热系数是材料的一个重要物理参数，它描述了材料传导热量的能力。测量导热系数的目的是为了评估材料的热性能，以及使用该材料的可行性。下面将介绍导热系数的测量方法以及常用的测量仪器。
一、静态方法
静态方法是指在恒定温度下测量材料导热系数的方法。这种方法是通过测量材料两端的温度差来确定导热系数的。常用的静态方法有热板法和热流计法。
2.热反应法
热反应法是一种通过观察材料的热反应过程，从而求得导热系数的方法。实验中，将被测材料放置在一个加热腔中，然后在一定温度下对其进行恒定热反应，通过测量反应中产生的热量和反应过程的时间来计算导热系数。
常用仪器：
1.导热系数测试仪：这种仪器有多种型号，可以根据不同的测量方法选择合适的仪器。一般包括加热装置、温度传感器、温度控制系统、数据采集和分析系统等组成。
2.热板法仪器：热板法需要使用一块平板和对应的温度传感器，以及控制电路等。
3.热流计：热流计用于测量导热材料中的热流量，它包括散热区、热电偶和测温装置等。
4.热脉冲测试仪：热脉冲测试仪包括一个加热器、一个测温电阻和一个控制系统，用于给被测材料施加热脉冲以及测量温度变化。
总结：
导热系数是材料的一个重要物理参数，测量导热系数有静态方法和动态方法两种。常用的测量仪器包括导热系数测试仪、热板法仪器、热流计和热脉冲测试仪等。这些仪器可根据实验需要选择使用。随着科技的发展和进步，导热系数的测量方法和仪器也将进一步提高和完善。

为为：t2，Q 根据稳t1态t导2 热的付立叶定律，通过夹层试材的导热量
1 (1 1)
➢ ➢
在材测实料出验的不过导同2程热温m中系度d，数下1 测：导d定热2m出系数Q2、Q ，d(1tdd在122和(λt－1td2，1t)t坐2就)标可中以测根出据一上条式λ－计t算的出关
系曲线，根据曲线即求出来λ＝f（t）的关系式。
➢ 可以将设备调到另一工况，即调节主辅加热器功率后，再 按上述方法进行测试得到另一工况的稳定测试结果。调节 的电功率不宜过大，一般在5～10W为宜。
➢ 根据实验，进行多次工况的测试。（工况以从低温到高温 为宜）。
➢ 测试结束后，先切断加热器电源，经过10分钟左右再关闭 水泵（或停放自来水）。
（二）稳态球体法测粒状材料的导热系数
t
A
➢ 通过测定平板两面的温差△t、平板厚度δ 、垂直热流方向的
导热面积A和通过平板的热流量Q得出导热系数 ： Q
t F ➢ 在不用的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后将λ值标在
坐标图内t ，就可以得出
的关 系f (t曲) 线。
1 t 2 (tR tL)
❖ 三、实验装置
➢ 测试系统包括：平板试件装置、循环水槽、直流稳压电源、 数显电压电流表及数显温度巡检仪测温装置等。
➢ 试分析材料充填不均匀和内、外球壳不同心所产生的影响？
实验一 材料导热系数的测定实验
（一）稳态平板法测定绝热材料导热系数
❖ 一、实验目的
➢ 学习用平板法测定绝热材料导热系数的实验方法和技能。
➢ 测定试验材料的导热系数，确定导热系数与温度的关系 。
❖ 二、实验原理
➢ 在一维稳态情况下通过平板的导热量Q和厚度δ、平板两面
的温差

【
实 验 仪 器
】
1、热源：电热管、加热铜板。 2、样品架：样品支架、样品板。 3、测温部分：铜——康铜热电偶、数字式毫伏表。 仪 器 附 件（必备附件）有：
真空保温杯 橡 皮 样品 数字电压表 一只； 一块； 一台 硬铝样品 一块（附绝缘圆盘一块，供散热时覆盖用） 热电偶（铜-康铜） 二根 塞尺(测片) 一把
图1：稳态法测定导热系数实验装置图
【
实 验 内 容
】
1、取下固定螺丝，将样品放在加热盘与散热盘中间，然后固定：调节 底部的三个微调螺母，使样品与加热盘、散热盘接触良好； 2、将电热偶的两插头插在表盘的测2上，把冷端放在装有冰水混合物 的杜瓦瓶内的细玻璃管中，热端插在散热金的小插孔上：将另一热 电偶插在表盘的测1内，冷端也放入杜瓦瓶内的另一细管中；热端 插入加热盘上的小插孔中； 3、插好加热板的电源插头；再将驼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、最后，分别接好导热系数测定仪与数字电压表的电源。 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。可以认为己经达到稳定状态。 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。
【
注 意 事 项
】
h 1 m c | 2 3 t R 1 2 测θ 3值时可在θ 1、θ 2达到稳定时，将上面测θ 1 或θ 2的热电偶移下来进行测量。
| 3 t
、
1、在做稳态法时，要使温度稳定约要1个小时左右，为缩短时间，可先 将热板电源电压打在220V快速加热档，几分钟后θ 1 ＝ 4.00mV即可 将开关拨至110V慢速加热档待θ 1降至3.50mV左右时通过手动调节电 热板电压220V档、110V档及0V档，使θ 1读数在0.03mV范围内，同时 每隔2分钟记下样品上下圆盘A和P的温度θ 1 和θ 2的数值，待θ 2的 数值在10分钟内不变即可认为已达到稳定状态，记下此时的θ 1 和 θ 2值。 2、测金属的导热系数时θ 1 , θ 2值为稳态时金属样品上下两个面的温 度，此时散热盘P的温度为θ 3 值。因此测量P盘的冷却速率应为:

样品制备
01
02
03
样品选择
选择具有代表性的材料样 品，确保样品表面平整、 无瑕疵。
样品尺寸
将样品切割成规定尺寸的 试样块，以便于进行实验 操作。
表面处理
对样品表面进行清洁处理， 确保无灰尘、油脂等杂质 影响实验结果。
实验设备介绍
导热系数测定仪
用于测量材料的导热系数， 主要由加热器、散热器、 测量系统和控制系统组成。
启动实验设备，记录温度数据， 观察试样块的温度变化情况。
数据处理与分析
根据采集到的温度数据，计算 导热系数，并进行数据分析与
处理。
导热系数的测量原理
导热系数的基本定义
01
导热系数（或热传导系数）是描 述材料传导热量的能力，其值取 决于材料的热物理性质，如密度、 比热容和热传导率等。
02
导热系数是材料的重要参数，对 于研究和应用具有重要意义，特 别是在建筑、电子和食品等领域。
在一些要求隔热、保温的场合，如建筑保温材料、高温窑炉的隔热层等，应选择导 热系数较低的材料。
导热系数在保温隔热中的应用
导热系数是评价保温材料性能 的重要指标，较低的导热系数 可以有效降低热传导，提高保 温效果。
在建筑保温领域，聚苯乙烯、 矿棉、硅酸盐等材料的导热系 数较低，具有良好的保温效果。
高温窑炉的隔热层通常由耐火 材料构成，其导热系数较低， 可以有效减少热量损失。
技术创新 随着科技的发展，未来导热系数的测定将更加依赖于技术 创新，如发展更精确的测量设备和方法，以提高测量精度。
新材料的应用 随着新材料的不断涌现，对新材料导热性能的研究将更加 重要，测定新材料导热系数的技术也将得到进一步发展。
跨学科合作 导热系数的测定涉及到材料科学、物理学、化学等多个领 域，未来需要加强跨学科的合作和交流，共同推动导热系 数测定技术的发展。

杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
仪器简介
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
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
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
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？
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
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
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
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
杭州电子科技大学
。
物理实验教学示范中心
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。
杭州电子科技大学
物理实验教学示范中心
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。

液体导热系数的测定
液体导热系数的测定方法有许多种，下面介绍其中两种常见的方法：
1.热板法测定液体导热系数：
热板法是一种直接测定液体导热系数的方法，它是利用热板对液体进
行恒温加热，在不同时间内测量热板温度变化对应的时间，然后根据导热
方程计算出液体的导热系数。

具体步骤：
1）将试验装置准备好，包括热板、温度计、加热电源等。

2）将热板垂直浸入待测液体中，使其与液体表面接触。

3）打开加热电源，使热板表面保持恒定温度，通常设置为60℃左右。

4）在不同的时间点，用温度计测量热板表面温度，并记录下来。

5）根据导热方程计算液体的导热系数。

2.管道法测定液体导热系数：
管道法是一种间接测定液体导热系数的方法，它是利用管道对液体进
行恒温加热，在管道内测量进出口的温度差，然后根据传热方程计算出液
体的导热系数。

具体步骤：
1）将试验装置准备好，包括加热器、管道、温度计等。

2）将待测液体加热至恒定温度，通常设置为60℃左右。

3）将待测液体通过加热器送入管道内，进出口分别安装温度计，记录下各自的温度，并计算温度差。

4）根据传热方程计算出液体的导热系数。

以上两种方法都需要考虑实验误差和数据处理方法，确保测量结果的准确性和可靠性。

气体的导热系数测定实验
气体的导热系数是指气体传导热量的能力，对于气体的导热系数的测定可以进行以下实验:
1. 热传导实验：将一个圆柱形的气体样品放置在一个恒温的容器中，并在样品上加热一个端口。

在另一个端口上放置一个温度计，测量样品中的温度变化。

通过比较加热端口与测温端口的温度差异和加热功率的关系，可以计算出气体的导热系数。

2. 热传导法：将两个绝热的容器用一个细长的气体样品连接起来，并在其中一个容器中加热气体，同时在另一个容器中测量温度。

通过测量温度变化的速率和加热功率的关系，可以计算出气体的导热系数。

3. 热导率计：使用热导率计测量气体样品的导热系数。

热导率计是一种能够测量物体导热性能的仪器。

通过将气体样品和一个绝缘的热源和冷源接触，测量导热传导的速率和温度差异，可以计算出气体的导热系数。

需要注意的是，在进行气体导热系数测定实验时，要保持实验环境的稳定性，确保温度的恒定和样品的均匀性，以提高测量的准确性。

此外，还需根据气体的性质和实验条件的需要，选择适当的测量方法。

导热系数的测定导热系数（热导率）是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的重要依据，而且是应用材料时的一个设计参数，在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。

因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响热导率的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。

测量热导率的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。

本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数，其设计思路清晰、简捷、实验方法具有典型性和实用性。

测量物质的导热系数是热学实验中的一个重要内容。

【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．学习用作图法求冷却速率 4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法【实验仪器】1、YBF-3 导热系数测试仪一台2、冰点补偿装置一台3、测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板）一组4、塞尺一把【仪器简介】仪器的面板图上面板图面板图加热温度的设定：① ．按一下温控器面板上设定键（ S ），此时设定值（ SV ）显示屏一位数码 管开始闪烁。

② . 根据实验所需温度的大小， 再按设定键（S ）左右移动到所需设定的位置， 然后通过加数键（▲）、减数键（▼）来设定好所需的加热温度。

③ ．设定好加热温度后，等待 8 秒钟后返回至正常显示状态。

仪器的连接连线图从铜板上引出的热电偶其冷端接至冰点补偿器的信号输入端，经冰点补偿 后由冰点补偿器的信号输出端接到导热系数测定仪的信号输入端。

实验原理】为了测定材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。

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 0 处取d Q（ ）（Z S 01d -s 1）d tdz 0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，单位时间内垂直通过单位面积截面的热量。

hotdisk导热系数测量原理热传导是沿着温度梯度方向传递热量的现象。

在物理学中，导热系数（热导率）是衡量物质导热性能的一个重要指标。

它描述了单位面积上单位时间内通过导热介质的热量。

导热系数的测量原理取决于不同的实验条件和测量方法。

在这篇文章中，我们将介绍一种常用于测量导热系数的方法——热盘法。

热盘法是一种静态测量方法，常用于测量固体材料的导热系数。

原理基于导热特性，通过测量热电阻或测温仪在热盘上的温度分布，从而推导出导热系数。

下面我们将逐步回答这个问题，让我们一起来了解热盘法的具体原理。

第一步：准备工作在进行实验之前，我们需要准备一些材料和设备。

首先，我们需要一台热盘设备，它通常由一个内部热源和一个温度控制系统组成。

其次，我们需要样品，它可以是一个固体材料的薄片或块状。

还需要一台温度测量仪，如热电阻或温度计。

最后，我们需要连接设备和仪器的电路和电源。

第二步：实验设置在进行实验之前，我们需要设置实验条件。

首先，我们将样品放置在热盘上，确保它与热盘接触紧密。

样品的尺寸和形状应符合实验要求，通常需要平坦而均匀。

其次，我们需要选择一个合适的温度范围来控制热盘的温度，以便测量不同温度下的热导率。

第三步：实验步骤接下来，我们将进行实际的测量步骤。

首先，我们将打开热盘并设置所需的温度。

然后，我们开始记录样品上不同位置的温度。

这可以通过在样品的不同位置插入温度探测器并记录读数来完成。

我们需要在实验期间保持热盘的温度稳定，并记录对应温度下的样品的温度分布。

第四步：数据处理测量结束后，我们需要对收集到的数据进行处理。

首先，我们可以根据测温仪的读数计算出样品在不同位置的温度差。

然后，我们可以使用傅里叶定律来计算样品的导热系数。

根据傅里叶定律，导热流量正比于导热系数、温度梯度和样品的横截面积。

通过利用已知的温度差和样品尺寸，我们可以通过这个方程计算出导热系数。

第五步：结果分析最后，我们需要分析和解释实验结果。

我们可以比较不同温度下的导热系数值，以观察温度对导热性能的影响。

Excellent courseware
Excellent courseware
【讨论】：
1．可表示为
t 推动力
Q R
热阻
推动力：t (t1 t2 )
热阻：R
δ
A
Excellent courseware
例1-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度 为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米 砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热 系数λ=0.6W/m·℃。
dx
分离变量后积分（设不随t而变）
t2 dt Q
δ
dx
t1
A 0
得
Q
A
δ
(t1
t2 )
Q
式中 Q ─热流量或传热速率，W或J/s；
q A δ (t1 t2 ) A ─平壁的面积，m2；
或
Q
(t1
t2 ) δ
δ ─平壁的厚度，m；
─平壁的导热系数，W/(m·℃) ；
A
t1,t2 ─平壁两侧的温度，℃。
?稳态法平板法热流计法瞬态热线法瞬态热线法瞬态平面热源法探针法激光法3法非稳态法导热系数的测量方法?非稳态法稳态法?球体法?实验仪器球壁导热仪适用材料燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数燥材料在不同填充密度下的导热系数?适用材料用于测定粉状颗粒状纤维状干用于测定粉状颗粒状纤维状干圆球法测定绝热材料的导热系数是以同心球壁稳定导热规律作为基础
4.热电偶热端 8.调压器
Excellent courseware
1.将被测绝热材料放置在烘箱中干燥，然后均匀地装入球壳的夹 层之中。
2.按图44-1安装仪器仪表并连接导线，注意确保球体严格同心。 检查连线无误后通电，使测试仪温度达到稳定状态（约3～4小时）。

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。

导热系数的测定由于温度不均匀，热量会从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导。

热传导是由物质内部分子，原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

热传导的机理非常复杂，对流体特别是气体而言，由于温度是气体平均动能的量度，高温区分子运动速度比低温区分子要快，分子连续无规则运动，通过互相碰撞交换能量和动量，热量就由高温区向低温区转移，简而言之，气体的热传导是由于分子不规则的热运动引起的；液体热传导的机理与气体类似，但是液体分子间距要小得多，分子力场对分子碰撞过程中能量交换影响很大；而固体是通过晶格振动和自由电子迁移传导热量，自由电子传递的能量比晶格振动传递的能量大得多。

金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量；对于非金属固体内部的热传导是通过相邻分子在碰撞时传递振动能实现的。

热传导是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各个研究领域的课题。

导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。

一般来说，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。

因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响导热系数的数值，所以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。

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。

材料导热系数的测量导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一，在工程技术方面是必不可少的。

所以对导热系数的研究和测量就显得很有必要。

金属材料的导热起主要作用的是自由电子的运动，无机非金属材料的导热则是通过晶格结构的振动（声子）来实现。

目前测量导热系数的方法都是建立在傅立叶导热定律的基础上的，分为稳态法和动态法。

本实验介绍用稳态法，稳态法是通过热源在样品内部形成稳定的温度分布后，再进行测量的方法。

一、实验目的1. 了解稳态法测无机非金属材料的导热系数的方法；2. 掌握KY-DRX-RW型导热系数测试仪的硬件和软件操作规程；3. 利用测试仪测量石英、陶瓷两种材料的导热系数。

二、实验仪器上海实博实业有限公司生产的KY-DRX-RW型导热系数测试仪，主要由测试头、电器测控系统、冷却恒温水槽、计算机系统组成。

各部件接线如图所示。

测试头由加热器、连接样品的上下热极、冷却器、测量热电偶、加压系统组成。

加热器采用不锈钢材料加工而成，内装内热式加热器，由高精度数显温控表控温，提供稳定的热极温度。

上下热极由不锈钢制成，表面安装有热电偶，热极的作用是传递热量和测量热量。

冷却器也是不锈钢材料加工而成，内有水槽，通过管导与外恒温水槽相连，利用外恒温水槽与冷却器的水循环，在冷却器中形成第二恒温场，提供上热极冷端稳定温度。

测量热电偶由4支组成，分别测量上下热极表面的4个温度点，利用温度梯度计算热流量。

加压系统用于消除试样与热极的热阻。

三、实验原理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。

对于各向同性的物质，在稳定传热状态下有傅立叶定律：t S dxdTQ ∆∆-=∆λ比例系数λ称导热系数，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 -1·K -1）。

本实验采用的是稳态法测量导热系数。

YBF-3型导热系数测试仪(实验讲义)YBF-3型导热系数测试仪使用说明一、概述导热系数(热导率)是反映材料导热性能的物理量，它不仅是评价材料的重要依据，而且是应用材料时的一个设计参数，在加热器、散热器、传热管道设计、房屋设计等工程实践中都要涉及这个参数。

因为材料的热导率不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结构变化都会明显影响热导率的数值，所以在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。

测量热导率的方法大体上可分为稳态法和动态法两类。

本测试仪采用稳态法测量不同材料的导热系数，其设计思路清晰、简捷、实验方法具有典型性和实用性。

测量物质的导热系数是热学实验中的一个重要内容。

本测试仪由加热器、数字电压表、计时秒表组成（采用一体化设计）二、主要技术指标1、电源：AC (220±10%)V ，(50/60)Hz2、数字电压表：3位半显示，量程0~20mV，测量精度：0.1%+2个字3、数字计时秒表：计时范围：0～9999.9s；最小分辨率0.1S；精度：10-54、测量温度范围：室温~100℃5、加热电压：高端：AC36V 低端：AC25V6、散热铜板：半径：65mm 厚度：7mm 质量：815g（以上的参数已在每一块铜板上标注）7、测试介质：硬铝、硅橡胶、胶木板、空气等8、连续工作时间：>8小时三、仪器的面板图上面板图下面板图四、加热温度的设定：①．按一下温控器面板上设定键（S），此时设定值（SV）显示屏一位数码管开始闪烁。

②. 根据实验所需温度的大小，再按设定键（S）左右移动到所需设定的位置，然后通过加数键（▲）、减数键（▼）来设定好所需的加热温度。

③．设定好加热温度后，等待8秒钟后返回至正常显示状态。

五、仪器的连接连线图从铜板上引出的热电偶其冷端接至冰点补偿器的信号输入端，经冰点补偿后由冰点补偿器的信号输出端接到导热系数测定仪的信号输入端。

六、仪器维护与保养1、使用前将加热盘与散热盘面擦干净。