实验内容：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；

          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分钟内不变化，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T₂上升10度左右；

          5、每隔30s记录一个温度（电压）值，取相对T₂最近的上下各6个数据正式记录下来；

          6、整理仪器；数据处理。

实验数据：

几何尺寸测量：

表一：A、B板的几何尺寸测量结果

A质量m=1136.6g,热容c=0.3709kJ/kgK。

稳定温度（电压值）：       T₁：2.93mV      T₂：2.29mV

降温过程数据见原始数据

A盘自由散热过程中：

表二：自由散热温度（最接近T₂的12个）

数据处理：

将导热系数的公式变形为

A盘直径的平均值

B盘直径的平均值

A盘厚度的平均值

B盘厚度的平均值

利用ORIGIN作图得到dV/dt：

                 图一：A盘散热过程线形拟合图

Linear Regression for Data1_B:

Y = A + B * X

Parameter       Value      Error

------------------------------------------------------------

A     2.44364   0.00306

B     -8.64802E-4   1.3869E-5

------------------------------------------------------------

R     SD   N     P

------------------------------------------------------------

-0.99872 0.00498   12    <0.0001

------------------------------------------------------------

从中得到dV/dt=0.86×10^-3mV/s

于是计算有：

测量列D_A的标准差为

取P=0.68，查表得t因子t_P=1.32，那么测量列D_A的不确定度的A类评定为

仪器（游标卡尺）的最大允差Δ_仪=0.02mm，人读数的估计误差可取为Δ_估=0.02mm（一格），于是有

游标卡尺为均匀分布，取P=0.68，故D_A的不确定度的B类评定为

于是合成不确定度

类似可以计算得（P均为0.68）：U（D_B）=0.03mm，U（h_A）=0.02mm，U（h_B）=0.02mm。

对于电压V的测量，由于在10min内允许0.01mV的波动，那么就认为U（V₁）=U（V₂）=0.01mV（均匀分布）。

根据ORIGIN作图结果有U（dV/dt）=1.39×10^-5mV/s。

由计算公式以及不确定度的传递规律，有

整理后就得到（P=0.95）

于是最终结果表示成

误差来源的具体分析见思考题。

实验小结：1、本实验原理比较简单，但是操作过程和数据处理比较复杂；

          2、实验操作中应该注意用电安全，注意线路连接的准确性和稳定性（插口是不

             是接触良好），同时在使用热源时也要防止烫伤；

          3、实验过程中比较关键的步骤是寻找温度（电压）的稳定值点，也就是达到热平衡的点，寻找过程中应注意观察T₁、T₂的变化情况；

          

思考题：

1、  试分析实验中产生误差的主要因素。

  一般来讲，热学实验中最大的误差是热量的耗散，这导致了在普通实验条件下对于热量的测定是很不准确的，这是一个很难避免的系统误差。根据实验过程和公式，知道实验中由测量带来的误差会体现在对物体几何尺寸的测量、温度（电压）的测定（此时把材料的质量、比热容作为常量）、时间的测量上。根据最后的误差传递公式，可以知道根号下各项中，数值最大的是关于V₁、V₂的一项，也就是对平衡温度的测量；而对时间的测量上，误差其实是很小的，因为降温速率并不快，差几秒去读数，示数基本没变化。

2、  傅立叶定律中传热速率是不容易测准的量，本实验是如何避开的？

   本实验中利用了热学中一些基本的公式和散热性质，以及热平衡规律，将传热的测量转为散热的测量，并利用比较系数的方法使测量更简单。

 

第二篇：所有导热系数

瓷器（25摄氏度）约为1.5  W/m.K

材料/物质    热导率 - k - W/(mK)

丙酮  0.16   

乙炔（气）  0.018   

压克力   0.2   

空气，（气）  0.024   

酒精  0.17   

铝  250

氧化铝   30   

氨（气）  0.022   

锑   18.5   

氩气（天然气）  0.016   

石棉水泥板  0.744   

石棉水泥板  0.166   

石棉水泥  2.07   

石棉，松散  0.15    

石棉板轧机  0.14   

沥青  0.75   

筏  0.048   

沥青  0.17   

苯  0.16   

铍   218   

高炉煤气（天然气）  0.02   

黄铜  109 

砖致密  1.31

砖  0.69

镉  92   

碳  1.7

Carbon dioxide (gas)二氧化碳（气体）  0.0146 0.0146   

Cement, portland水泥，波特兰  0.29 0.29   

Cement, mortar水泥，砂浆  1.73 1.73   

Chalk粉笔  0. 0。 09 09   

Chlorine (gas)氯（气）  0.0081 0.0081   

Chrome Nickel Steel (18% Cr, 8 % Ni)铬镍钢（18％铬，8％镍）  16.3 16.3   

Clay, dry to moist粘土，干到湿  0.15 - 1.8 0.15 - 1.8   

Clay, saturated粘土，饱和  0.6 - 2.5 0.6 - 2.5   

Cobalt钴  69 69    

Concrete, light混凝土，轻质  0.42 0.42   

Concrete, stone水泥，石头  1.7 1.7   

Constantan康铜  22 22   

Copper铜  401 401  400 400  398 398 

Corian (ceramic filled)可丽耐（陶瓷填充）  1.06 1.06   

Corkboard Corkboard  0.043 0.043   

Cork, regranulated科克，regranulated  0.044 0.044   

Cork软木  0.07 0.07   

Cotton棉花  0.03 0.03   

Carbon Steel碳素钢  54 54  51 51  47 47 

Cotton Wool insulation羊毛保温棉  0.029 0.029   

Diatomaceous earth (Sil-o-cel)硅藻土（银邻大公）  0.06 0.06   

Earth, dry地球，干  1.5 1.5   

Engine Oil发动机油  0.15 0.15    

Ether醚  0.14 0.14   

Ethylene (gas)乙烯（气）  0.017 0.017   

Epoxy环氧树脂  0.35 0.35   

Ethylene glycol乙二醇  0.25 0.25   

Felt insulation绝缘毡  0.04 0.04   

Fiberglass玻璃纤维  0.04 0.04   

Fiber insulating board纤维绝缘板  0.048 0.048   

Fiber hardboard纤维硬纸板  0.2 0.2   

Fireclay brick 500 o C粘土砖500摄氏度  1.4 1.4   

Foam glass泡沫玻璃  0.045 0.045   

Freon 12 (gas)氟里昂12（气）  0.073 0.073   

Freon (liquid)氟里昂（液体）  0.07 0.07   

Gasoline汽油  0.15 0.15   

Glass玻璃  1.05 1.05   

Glass, Pearls, dry玻璃，珍珠，干  0.18 0.18   

Glass, Pearls, saturated玻璃，珍珠，饱和  0.76 0.76   

Glass, window玻璃，窗  0.96 0.96   

Glass, wool Insulation玻璃，羊毛保温  0.04 0.04   

Glycerol甘油  0.28 0.28   

Gold黄金  310 310  312 312  310 310 

Granite花岗岩  1.7 - 4.0 1.7 - 4.0   

Gravel砾石  0.7 0.7   

Gypsum or plaster board石膏或石膏板  0.17 0.17   

Hairfelt Hairfelt  0.05 0.05   

Hardboard high density高密度硬质纤维板  0.15 0.15   

Hardwoods (oak, maple..)硬木（橡木，枫木..）  0.16 0.16   

Helium (gas)氦（气）  0.142 0.142   

Hydrochlor acid (gas) Hydrochlor酸（气）  0.013 0.013   

Hydrogen (gas)氢（气）  0.168 0.168   

Hydrogen sulfide (gas)硫化氢（气）  0.013 0.013   

Ice (0 o C, 32 o F) 冰 （0℃，32℉）  2.18 2.18   

Insulation materials绝缘材料  0.035 - 0.16 0.035 - 0.16   

Iridium铱  147 147   

Iron铁  80 80  68 68  60 60 

Iron, wrought铁，锻  59 59   

Iron, cast铁，铸  55 55   

Kapok insulation木棉花绝缘  0.034 0.034   

Kerosene煤油  0.15 0.15   

Krypton (gas)氪气（天然气）  0.0088 0.0088   

Lead Pb铅Pb  35 35   

Leather, dry皮革，干  0.14 0.14   

Limestone石灰石  1.26 - 1.33 1.26 - 1.33   

Magnesia insulation (85%)氧化镁绝缘（85％）  0.07 0.07   

Magnesite菱镁  4.15 4.15   

Magnesium镁  156 156   

Marble大理石  2.08 - 2.94 2.08 - 2.94   

Mercury水星  8 8   

Methane (gas)甲烷（天然气）  0.030 0.030   

Methanol甲醇  0.21 0.21   

Mica云母  0.71 0.71   

Mineral wool insulation materials, wool blankets ..矿棉保温材料，羊毛毯..  0.04 0.04   

Molybdenum钼  138 138   

Monel蒙乃尔  26 26   

Neon (gas)氖（气）  0.046 0.046   

Nickel镍  91 91   

Nitrogen (gas)氮气（气）

 0.024 0.024   

Nylon 6尼龙6  0.25 0.25   

Oil, machine lubricating SAE 50石油，机械润滑油SAE的50  0.15 0.15    

Olive oil橄榄油  0.17 0.17   

Oxygen (gas)氧（气）

 0.024 0.024   

Paper纸  0.05 0.05   

Paraffin Wax石蜡  0.25 0.25   

Perlite, atmospheric pressure珍珠岩，大气压力  0.031 0.031   

Perlite, vacuum珍珠岩，真空  0.00137 0.00137   

Plaster, gypsum石膏，石膏  0.48 0.48   

Plaster, metal lath石膏，金属板条  0.47 0.47   

Plaster, wood lath石膏，木头板条  0.28 0.28   

Plastics, foamed (insulation materials)塑料，泡沫（绝缘材料）  0.03 0.03   

Platinum铂金  70 70  71 71  72 72 

Plywood合板  0.13 0.13   

Polyethylene HD聚乙烯高清  0.42 - 0.51 0.42 - 0.51   

Polypropylene聚丙烯  0.1 - 0.22 0.1 - 0.22   

Polystyrene expanded聚苯乙烯扩大  0.03 0.03   

Polystyrol聚苯乙烯  0.043 0.043   

Polyurethane foam聚氨酯泡沫  0.02 0.02   

Porcelain瓷器  1.5 1.5   

Propane (gas)丙烷（气体）  0.015 0.015   

PTFE聚四氟乙烯  0.25 0.25   

PVC聚氯乙烯  0.19 0.19   

Pyrex glass高硼硅玻璃  1.005 1.005   

Quartz mineral石英矿物  3三   

Rock, solid摇滚，固  2 - 7 2 - 7   

Rock, porous volcanic (Tuff)摇滚，多孔火山岩（凝灰岩）  0.5 - 2.5 0.5 - 2.5   

Rock Wool insulation岩棉保温  0.045 0.045   

Sand, dry沙土，干燥  0.15 - 0.25 0.15 - 0.25   

Sand, moist砂，潮湿  0.25 - 2 0.25 - 2   

Sand, saturated砂，饱和  2 - 4 2 - 4   

Sandstone砂岩  1.7 1.7   

Sawdust木屑  0.08 0.08   

Silica aerogel二氧化硅气凝胶  0.02 0.02   

Silicone oil硅油  0.1 0.1   

Silver银  429 429   

Snow (temp < 0 o C)斯诺（温度<0℃）  0.05 - 0.25 0.05 - 0.25   

Sodium钠  84 84   

Softwoods (fir, pine ..)软木（杉木，松树..）  0.12 0.12   

Soil, with organic matter土壤，有机质  0.15 - 2 0.15 - 2   

Soil, saturated土壤，饱和  0.6 - 4 0.6 - 4   

Steel, Carbon 1%钢，碳1％  43 43   

Stainless Steel不锈钢  16 16  17 17  19 19 

Straw insulation秸秆保温  0.09 0.09   

Styrofoam发泡胶  0.033 0.033   

Sulfur dioxide (gas)二氧化硫（气）  0.0086 0.0086   

Tin Sn锡Sn  67 67   

Zinc Zn锌Zn  116 116   

Urethane foam聚氨酯泡沫  0.021 0.021   

Vermiculite蛭石  0.058 0.058   

Vinyl ester乙烯基酯  0.25 0.25   

Water水  0.58 0.58   

Water, vapor (steam)水，气（汽）   0.016 0.016  

Wood across the grain, white pine伍德在粮食，白松  0.12 0.12   

Wood across the grain, balsa伍德在粮食，巴尔萨  0.055 0.055   

Wood across the grain, yellow pine, timber伍德在粮食，黄松木，木材

 0.147 0.147   

Wood, oak木，橡木  0.17 0.17   

Wool, felt羊毛，毛毡  0.07 0.07   

Xenon (gas)氙气（天然气）  0.0051 0.0051

陶瓷中氧化铍陶瓷的导热系数k最高。

25℃时部分陶瓷的导热系数k，单位 [W?/（m?℃）]

陶瓷材料—k

氧化铍（BeO）瓷—243

氮化铝（AlN）—175

氮化硼六方（BN）—56.94

氧化镁（MgO）瓷—41.87

氧化铝（Al2O3）96％瓷—31.77

氧化铝（Al2O3）99％瓷—31.4

氮化硅（Si3N4）—12.56

（数据引自《电气电子绝缘技术手册》，P．482）

碳纳米管(CNTs)是一种新型的石墨材料，将碳纳米管加入到聚合物、陶瓷或金属基体中后，可以显著提高主体材料的物理性质（如导电性、导热性和其他物理性质）。

    碳纳米管(CNTs)是一种新型的石墨材料，它是由石墨片层卷曲而成的圆柱形结构，其直径范围一般为一纳米至几百纳米。这些管状纤维的长度变化范围也很大，一般为几微米到几千微米；因此碳纳米管的长径比（长度与直径的比值）范围为一千~十万。这么大的长径比以及独特的结构使得碳纳米管与众多其他材料有很大差别。碳纳米管有很多独特的性质，例如，其强度是不锈钢的16倍，热导率为铜的5倍。由于碳纳米管自身为粉末状态，它可能是构筑新型复合材料的最合适的添加剂。 将碳纳米管加入到聚合物、陶瓷或金属基体中后，可以显著提高主体材料的物理性质（如导电性、导热性和其他物理性质），其效果远远优于炭黑、碳纤维或玻璃纤维等传统添加剂。

一、石墨的工艺技术特性：

1、耐高温：石墨是目前已知的最耐高温的材料之一。它的熔点为3850℃±50℃，沸点达4250℃。它在7000℃超高温电弧下10_S，石墨的损失最小，按重量计石墨损失0.8%。由此可见，石墨的耐高温性能是很突出的。

2、特殊的抗热震性能：石墨具良好的抗热震性能，即当温度突然变化时，热膨胀系数小，因而具有良好的热稳定性，在温度急冷急热的变化时，不会产生裂纹。

3、导热性和导电性：石墨具有良好的导热性和导电性。它与一般的材料相比，其导热导电性是相当高的。比不锈钢高4倍，比碳素钢高2倍，比一般的非金属高100倍。

4、润滑性：石墨的润滑性能类似于二硫化钼，摩擦系数小于0.1.其润滑性能随鳞片大小而变，鳞片愈大，摩擦系数愈小，润滑性愈好。

5、化学稳定性：常温下石墨具有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀。

二、石墨的用途：

由于石墨具有以上优良的特性，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用，分类应该如下：

碳纳米管。国外有文献报道，碳纳米管导热可达6000W/M*K

国内的一些实验室做的碳纳米管导热系数也可达到3000W/M*K

碳纳米管具有良好的传热性能，CNTs具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。