导热系数的测量

【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T1、T2的平行平面（设T1＞T2），若平面面积均为S，在时间内通过面积S的热量免租下述表达式：

 （3-26-1）

式中，为热流量；即为该物质的导热系数，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。

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T1、T2，T1、T2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

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一、【实验目的】

用稳态法测定金属、空气、橡皮的导热系数。

二、【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

三、【实验原理】

1、良导体（金属、空气）导热系数的测定

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θ_1、θ₂的平行平面（设θ₁>θ₂），若平面面积均为S，在时间内通过面积S的热量免租下述表达式：   

                              （3-26-1）

式中，为热流量；即为该物质的导热系数，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。

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θ₁、θ₂，θ_1、θ₂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

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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

学院：

专业： 课程编号：

组号： 指导教师：

报告人： 学号：

实验地点

实验时间： 201 年 月 日 星期

实验报告提交时间： 201 年 月 日

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六、数据记录：

组号： ；姓名

3. 记录橡胶盘、黄铜盘的直径、高度（DB、Hb、DC、HC），记录相应结果

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.

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圳 大 学 实 验 报 告 实验名称： 导热系数的测量 学院： 专业： 班级： 组号： 指导教师： 报告人： 学号： 实验地点 科 技 楼 90 实验时间：年月 星期 实验报告提交时间：

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学生物理实验报告

实验名称             固体导热系数的测定                    

学  院               专   业               班   级          

报告人               学   号          

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实验名称：金属导热系数的测量

一、引言：

导热系数是表征物质热传导性质的物理量。材料结构的变化与所含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。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，本实验采用稳态法进行测量。

二、实验目的：

1．掌握稳态法测定金属良导热体的导热系数。

2．了解物体散热速率和传热速率的关系。

3．理解温差热电偶特性。

三、实验原理：

傅立叶导热方程式：

  （T₁>T₂）

其中：h表示两个垂直于热传导方向的平行平面的间距；T₁、T₂分别为两平面的温度；S为平面的面积；在时间内通过S的热量为；为该物质的热导率，单位 W/（mK），数值上等于相距单位长度的两个平面的温度相差一个单位时单位时间内通过单位面积的热量。

其中：R_B为样品半径；h_B为样品厚度；m为铜盘的质量；c为铜的比热容；R_p为铜盘的半径h_p为铜盘的厚度。

四、实验仪器：

导热系数测定仪；杜瓦瓶；游标卡尺。

五、实验内容：

    (1)先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端，并在金属圆筒两端涂上导热硅胶，然后置于加热盘A和散热盘P之间，调节散热盘P下方的三颗螺丝，使金属圆筒与加热盘A及散热盘P紧密接触。

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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：      实验十四导热系数的测量           

学院：          物理科学与技术学院           

专业：        课程编号：   

组号：   16     指导教师：                         

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导热系数的测量

【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T1、T2的平行平面（设T1＞T2），若平面面积均为S，在时间内通过面积S的热量免租下述表达式：

 （3-26-1）

式中，为热流量；即为该物质的导热系数，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。

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T1、T2，T1、T2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

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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。

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