文档介绍：导热系数实验报告
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
T 1
冰水混合物 A
BC
T2
测1测1表测2风扇220V 电源
数字电压表 输入 110V 调零 导热系数测定仪 测 2
FD-TX-FPZ-II 导热系数电压表
图 4-9-1 稳态法测定导热系数实验装置
图
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
、温
,t 度分别为 θθ2 的平行平面 (设 θ> θ)，若平面面积均为 S，在时间内通过面积 S、
112
,Q 的热量免租下述表达式 :
,,,,Q()12,S, (3-26-1) ,th
,Q 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 ,,,t
W(m,K) 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 θ、θ，θθ2 分别插入 A、P 盘边缘小孔的热电偶、 121
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
,,,(,)Q212,,,R (3-26-2) B,thB
式中， RB 为样品的半径， hB 为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时， θ1 和 θ2 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
,Q
铜盘
P 在稳定温度
T 来求出热流量。实验中，在读得稳定时
θ1
和 θ2
后，即可
的散热速率
2,t
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 θ2 值若干摄氏度后，在将 A 移开，让 P 自然冷却。观察其温度 θ随时间 t 变化情况，然后由
,,,,此求出铜盘在 θ2 的冷却速率 ,而,就是铜盘 P 在温度为 θ2 时的散热速 mc,t,t,,,,,,22
率。
2、不良导体 (橡皮 )的测定
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的不同对材料导
因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。 热系数数值都有明显的影响，
测量导热系数在这里我们用的是稳态法，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 ;适当控制实验条件和实验参数可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。
本实验应用稳态法测量不良导体 (橡皮样品 )的导热系数，学****用物体散热速率求传导速率的实验方法。
1898 年 C(H(Le e s( 首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。
,,12 设稳态时，样品的上下平面温度分别为，根据傅立叶传导方程，在时间内通过
,,,,Q12S,,