文档介绍：实验二良导体导热系数测量实验
导热系数是表征物质热传导性质的物理量。热传导是热交换的三种（热传导、对流和辐射）基本形式之一，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，材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构实验二良导体导热系数测量实验
导热系数是表征物质热传导性质的物理量。热传导是热交换的三种（热传导、对流和辐射）基本形式之一，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，材料的导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移，在金属中电子流起支配作用，在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用。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。本实验仪采用稳定流动法测量良导体（黄铜）的导热系数，测量原理是传统的，而测量方法是新颖的。
一、实验目的
了解稳定流动法测定黄铜的导热系数基本原理，掌握其实验要点；
了解液位控制器的控制原理及流速调节；
测定黄铜样品热传导平稳时的四个温度值，用稳定流动法测定黄铜的导热系数。
二、实验仪器
FD-CHM-A型良导体导热系数测量实验仪由实验仪主机箱（内含良导体黄铜样品、四个集成温度传感器、铂电阻温度传感器、电加热器、PID温控单元、液晶显示模块）及具有流速控制功能的水箱等组成。
图-1良导体黄铜样品
三、实验原理
设有一粗细均匀的金属圆柱体，其一端为高温端，另一端为低温端，测定时热量将从高温端流向低温端。高温端被加热一段时间之后，若圆柱体上各处的温度不变，而且向
圆柱体侧面散失的热量也可以忽略时，则在相等的时间内，通过圆柱体各横截面的热量应该相等，这种状态称为热量稳定流动状态。如图1所示，假设通过截面V的热量多于通过截面气%的热量，则在两个截面之间的一段圆柱体上就有热量的积聚，温度就要升高，既然圆柱体上各处的温度不变，则说明通过各截面的热量必然相等。
A2 Al
(BSE)
图2良导体导热系数测定的原理图
通过圆柱体各横截面的热量在热量稳定流动状态下，在T时间内，沿圆柱体各截面流过
的热量Q按傅里叶热传导方程有
(1)
式中：S为圆柱体横截面积，T、T为横截面AB、AB处的温度，l为二截面间距 1 2 11 2 2
离，比例系数入即为被测材料的导热系数。
导热系数入的大小表示物质单位长度内温度差为1°C时，在单位时间内通过单位截面所
传导的热量，单位为W-m-1 -K-1。由方程(1)可知，测定良导体导热系数的关键问题是
维持热量稳定流动状态与测定t时间内从圆柱体棒中所传过的热量Q。常使用稳定流动法，
即使棒的一端保持稳定的高温，另一端用温度一定，流动速度一定的冷水来吸收棒中传导过
来的热量。在热量稳定流动状态下，t时间内流出的冷却水质量为m，其温度由流入时的T4
升高到T3，则被水带走的热量
(2)
(3)
Q = mc (T - T )
3 4
式中c为水的比热容。
将式(1)以及S =兀d2/4 (d为圆柱体直径)代人式(2)便可求出入，即
―4mlc (T - T )
—兀 d 2(T'- T )t
1 2
⑶式中T1、T2、T3、T4可用高精度的数字式的温度传感器测量。
为