文档介绍：准稳态法测定材料的导热系数
一、实验目的
1、通过实验，掌握准稳态法测量材料的导热系数和比热容的方法；
2、掌握使用热电偶测量温度的方法；
3、加深对准稳态导热过程基本理论的理解。
二、实验原理
本实验是根据第二类边界条件，无限准稳态法测定材料的导热系数
一、实验目的
1、通过实验，掌握准稳态法测量材料的导热系数和比热容的方法；
2、掌握使用热电偶测量温度的方法；
3、加深对准稳态导热过程基本理论的理解。
二、实验原理
本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2δ(图中为2b)，初始温度为t0，平板两面受恒定的热流密度qc均匀加热（见图1）。求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t(x，)。导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下：
时,
x=0处，
处，
方程的解为：
（1）
式中：τ—时间(s)； λ—平板的导热系数(w/m∙℃)；
—平板的热扩散率(m2/s)； —n=1，2，3，……；
F0— 傅立叶准则； t0—初始温度(℃)；
—沿x方向从端面向平板加热的恒定热流密度(w/m2)；
随着时间τ的延长，F0数变大，式（1）中级数和项愈小。
当F0>，级数和项变得很小，可以忽略，式（1）变成：
（2）
由此可见，当F0>，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。这种状态称为准稳态。
在准稳态时，平板中心面x=0处的温度为：
平板加热面x=δ处为：
（3）
此两面的温差为：
如已知qc和δ，再测出Δt，就可以由式（3）求出导热系数：
（4）
根据势平衡原理，在准态时，有下列关系：
式中：F为试件的横截面(m2)；
C为试件的比热(J/kg∙℃)；
ρ为试件的密度(kg/m3)；
为准稳态时的温升速率(℃/s)；
由上式可得比热：
三、实验装置
按上述理论及物理模型设计的实验装置如图2所示，说明如下：
1）试件
试件尺寸为100mm×100mm×δ，共四块，尺寸完全相同，δ=10mm。每块试件上下面要平齐，表面要平整。
2）加热器
采用高电阻康铜箔平面加热器，康铜箔厚度仅为20μm，加上保护箔的绝缘薄膜，总共只有70μm。其电阻值稳定，在0—100℃范围内几乎不变。加热器的面积和试件的端面积相同，也是100㎜×100㎜的正方形。两个加热器的电阻值应尽量相同，%以内。
3）绝热层
用导热系数比试件小的材料作绝热层，力求减少热量通过，使试件1，4与绝热层的接触面接近绝热。这样，可假定式（4），（除以导热面积）。
4）热电偶
利用热电偶测量试件2两面的温差及试件2、3接触面中心处的温升速率，㎜的康铜丝制成。实验时，将四个试件齐迭放在一起，分别在试件1和2及试件3和4之间放入加热器1和2，试件和加热器要对齐。热电偶测温头要放在试件中心部位。放好绝热层后，适当加以压力，以保持各试件之间接触良好。
四、实验步骤
1、用卡尺测量试件的尺寸：面积F和厚度δ；