固体导热系数的测量实验报告
实验十六测定固体导热系数
导热系数是表征物质热传导性质的物理量，对保温材料要求其导热系数尽量小，对散热材料要求其导热系数尽量大。
由于导热系数与物质成分、微观结构、温度、压力及杂质含量密切相关，所以在科学实验和工程设计中材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。
测量导热系数的实验方法一般分为稳态法与动态法两类。
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处向低温处传导，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，使加热和传热过程达到平衡状态时，待测样品内部就能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可计算出导热系数。
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，例如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响。
本实验将利用稳态法测量导体的导热系数。
【实验目的】1 ．了解热传导的基本规律及散热速率的概念。
2 ．掌握稳态法测定导热系数的方法。
【实验仪器】FD-TC-II 型导热系数测定仪，数字电压表，热电偶，制冷仪，游标卡尺，夹子，表（自备）等。
（图1 实验装置）（图2 实验装置2）（图3 接线示意图）（图4 制冷仪前面板）【注意事项】1 ．导热系数测定仪的发热盘由支架固定，不要将仪器顶部的电热盒取下，或将手伸到加热器支撑梁底下，以防触电或烫伤。
2 ．要保护热电偶，热电偶的冷端应插入制冷仪的冷端，并尽量灌入适量的硅油。
热电偶的高温端应蘸些硅油，并尽量深地插入小孔，切忌不要用力扯拽。
3 ．升降散热盘时要快，尽量保持散热盘和发热盘平行，在两盘紧贴时，螺旋头的松紧应适度。
4 ．风扇在实验过程中一直保持运行。
5 ．实验完毕，关闭电源开关，拔下电源线。
【思考题】1 ．环境温度的变化会给实验结果带来什么影响？2 ．为什么要求出散热盘在ε 2 ′ = E 2 时温差电动势的下降速率？3 ．用(8) 式计算导热系数k 时要求哪些实验条件? 在实验中如何保证?4 ．观察实验过程中环境温度的变化，分析实验过程中各个阶段环境温度的变化对结果的影响。
传导系数实验报告
一、实验目的1. 了解传导系数的概念和测量方法；2. 掌握稳态法测量固体导热系数的原理和步骤；3. 通过实验，验证傅里叶热传导定律；4. 分析实验结果，提高对热传导现象的认识。
二、实验原理热传导是热量传递的三种基本形式之一，是指物体各部分之间不发生相对宏观位移情况下由于温差引起的热量的传递过程。
傅里叶热传导定律指出，导热热流密度（单位时间通过单位面积的热量）和温度梯度成正比关系。
数学表达式为：q = -k gradT，其中q为热流密度矢量，k为导热系数，gradT为温度梯度。
稳态法测量固体导热系数的原理是在稳态条件下，通过测量温度梯度、面积和厚度，计算出导热系数。
实验过程中，将待测物体放置在热源和冷源之间，待达到稳态后，测量物体表面的温度梯度、面积和厚度，根据傅里叶热传导定律计算出导热系数。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：稳态法导热系数测试仪、温度计、热电偶、数据采集器、计算机等；2. 实验材料：待测物体（如金属块、陶瓷块等）、热源、冷源、隔热材料等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将待测物体放置在热源和冷源之间，确保实验装置密封良好；2. 将温度计、热电偶、数据采集器等仪器连接好，并设置好采集参数；3. 启动热源和冷源，待实验装置达到稳态后，开始采集数据；4. 记录实验过程中物体表面的温度梯度、面积和厚度等参数；5. 根据采集到的数据，计算导热系数；6. 分析实验结果，与理论值进行对比。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）物体表面温度梯度：ΔT/L = 10℃/cm；（2）物体面积：S = 10cm²；（3）物体厚度：L = 1cm；（4）实验测得的导热系数：k = 0.5 W/(m·K)。
2. 结果分析（1）实验测得的导热系数与理论值较为接近，说明实验结果可靠；（2）实验过程中，温度梯度、面积和厚度等参数的测量误差对导热系数的测量结果有一定影响；（3）在实验过程中，确保实验装置密封良好，以减小热损失对实验结果的影响。
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量实验报告导热系数是指物质在传导热量过程中的能力，是衡量物质导热性能的重要指标之一。
为了准确测量导热系数，我们进行了一系列的实验，并撰写了本次实验报告。
实验目的：本实验旨在通过测量不同材料的导热系数，了解不同材料的导热性能，并探究影响导热系数的因素。
实验装置与材料：1. 导热系数测量仪器：我们使用了热导仪作为主要测量设备。
该仪器能够通过测量物质导热过程中的温度变化，计算出物质的导热系数。
2. 实验样品：我们选择了几种常见的材料作为实验样品，包括金属、塑料、陶瓷等，以探究不同材料的导热性能。
实验步骤：1. 准备工作：首先，我们对导热仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
2. 样品制备：将所选材料制成适当尺寸的样品，以便于安装在导热仪上。
3. 实验操作：将样品依次安装在导热仪上，并设置相应的实验参数。
在每次实验之前，确保样品和仪器表面的温度相等。
4. 数据记录：开始实验后，我们记录下不同时间点样品上的温度变化，并计算出导热系数。
实验结果与分析：通过实验，我们得到了不同材料的导热系数数据，并进行了分析。
结果显示，金属材料的导热系数较高，而塑料材料的导热系数较低。
这是因为金属中的自由电子能够快速传递热量，而塑料中的分子结构较为复杂，导热能力较差。
实验误差与改进：在实验过程中，我们注意到了一些误差因素，例如环境温度的影响、样品表面的不均匀性等。
为了减小误差，我们可以在实验过程中控制好环境温度，并对样品进行均匀加热处理。
实验应用与展望：导热系数的测量在工程领域具有广泛的应用价值。
例如，通过测量建筑材料的导热系数，可以优化建筑的保温性能，提高能源利用效率。
此外，导热系数的研究还可以为材料科学的发展提供参考，促进新材料的研发与应用。
结论：通过本次实验，我们成功测量了不同材料的导热系数，并对其进行了分析。
导热系数是衡量物质导热性能的重要指标，我们的实验结果为相关研究和应用提供了参考。
但是，仍有一些因素可能对实验结果产生影响，需要进一步研究和改进。
固体材料导热系数的测定实验指导书（邓权威）
固体材料导热系数的测定实验指导书（邓权威）《固体材料导热系数的测定》实验指导书河南理工大学二〇一二年七月固体材料导热系数的测定实验类型：综合性实验实验学时：2实验要求：必修实验房间：安全楼520一、实验目的1、巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定固体材料导热系数的实验方法和技能。
2、测定实验材料的导热系数。
3、确定实验材料导热系数与温度的关系。
二、实验内容1、实验材料的导热系数的测定。
2、实验材料导热系数与温度的关系的确定。
三、仪器设备稳态平板法测定绝热材料导热系数的实验装置如图1所示。
被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为300×300]mm，实际导热[2计算面积F为200×200]mm，平板试件分别被夹紧在加[2mm，板的厚度为 ][2热器的上下热面和上下水套的冷面之间。
加热器的上下面和水套与试件的接触面都设有铜板，以使温度均匀。
利用薄膜式加热片实现对上、下试件热面的加热，而上下导热面积水套的冷却面是通过循环冷却水（或通过自来水）来实现的。
在中间200×200]mm部位上安设的加热器为主加热器。
为了使主加热器的热量能[2够全部单向通过上下两个试件，并通过水套的冷水带走，在主加热器四周（即200×200]mm之外的四侧）设有四个辅助加热器（1~4），利用专用的温度跟踪[2控制器使主加热器以外的四周保持与中间主加热器的温度一致，以免热流量向旁侧散失。
主加热器的中心温度t1(或t2)和水套冷面的中心温度t2(或t4)用四个热电偶（埋设在铜板上）来测量：辅助加热器1和辅助加热器2的热面也分别设置两个辅助电偶t5和t6（埋设在铜板的相应位置上），其中一个辅助电偶t5(或t6)接到温度跟踪控制器上，与主加热器中心接来的主热电偶t1（或t2）的温度讯号相比较，通过跟踪器使全部辅助加热器都跟踪到与主加热器的温度相一致。
而在试验进行时，可以通过热电偶t1(或t2)和热电偶t3(或t4)测量出一个试件的两个表面的中心温度。
稳态法测量固体导热系数
Q q
t t 110
22 0
（ （1）
1
式（1）中θ10、θ20是传热稳定时的样品上下表面温度， 样品的传热速率， q 是铜盘散热率。
是 Q
t
t
根据傅立叶的热传导定律，（1）式左边可以写为：
Q12 S
（2）
t
h1
而根据物体的散热率与冷却率之间的关系，（1）式右边
六、数据处理
1．将测量数据填入数据表格。 2 ．利用散热盘温度随时间变化的数据作散热曲线，并 选择θ20附近10组数据， 用逐差法计算散热盘散热速率 ， 进而计算待测样品导热系数λ。
3．计算不确定度Uλ，并给出结果表述。 U
说明：因本实验主要误差来源于散热速率的测量，所以 计算不确定度时，只考虑这一项即可。
于是我们可以进一步得出导热系数λ 的表示式为：
M C t2 20 2 R R 2 2 2 2 h h 2 2 1h 012 0 R 1 1 2 （4）
所用材料的
稳态法是在加热和散热达到平衡状态、样品内部形 成稳定温度分布的条件下进行测量。非稳态法则是指在 测量过程中样品内部的温度分布是变化的，变化规律不 仅受实验条件的影响，还与待测样品的导热系数有关。 本实验介绍一种比较简单的利用稳态法测定不良导体导
i 2
U（(tpuA()2 )(kp 3)2
U U U 2 U tt 2
U () W /m ( K )
原子能沸水反应堆发电原理图
原子能压水反应堆发电原理图
七、注意事项
1．实验操作过程中，要注意防止高温烫伤； 2．测温传感器插入小孔时抹些硅油，并插到孔洞底部， 使之保证良好接触； 3．实验前，要标定一下两测温传感器，若不一致，要 进行修正； 4．用稳态法测量导热系数时，要使温度稳定下来，约 要半个小时左右。待θ2的数值在数分钟内不变时，即可认 为已达到稳定状态。（由于控温精度有限， θ1、θ2 的读数 可能会出现波动 ） 5 ． 测量稳态温度和散热速率过程中，要注意保持一样 的环境条件。 6.实验之后，整理好仪器设备，做好清洁卫生。
导热系数测量实验报告.doc
导热系数测量实验报告篇一：导热系数实验报告实验2.8 用稳态平板法测定不良导体的导热系数实验报告一、实验目的.（1）用稳态平板法测定不良导体的导热系数. （2）利用物体的散热速率求传热速率. 二、实验器材.实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、数字式电压表. 三、实验原理.导热是物体相互接触时，由高温部分向低温部分传播热量的过程.当温度的变化只是沿着一个方向（设z方向）进行时，热传导的基本公式可写为dTdQ=?λ ?????????---------------------------------------------（2.8.1）它表示在dt时间内通过dS面积的热量dQλ为导热系数，它的大小由物体????dT本身的物理性质决定，单位为W????1????1，它是表征物质导热性能大小的物理量，式中符号表示热量传递向着温度降低的方向进行.在图中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜、铝盘接触，热量由高温铝盘通过待测物B向低温铜盘传递.若B 很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测板B的方向传递.那么在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在?t时间内，通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量为????????? ---------------------------------------------（2.8.2）式中，???为匀质圆板两板面的恒定温差，若把（2.8.2）式写成?Q=?λ??????=?λ?? ---------------------------------------------（2.8.3）的形式，那么???便为待测物的导热速率，只要知道了导热速率，由（2.8.3）式即可求出λ. 实验中，使上铝盘A和下铜盘P分别达到恒定温度??1、??2，并设??1??2，即热量由上而下传递，通过下铜盘P向周围散热.因为??1和??2不变，所以，通过B的热量就等于C向周围散发的热量，即B 的导热速率等于C的散热速率.因此，只要求出了C在温度??2时的散热速率，就求出了B的导热速率???.因为P的上表面和B的下表面接触，所以C的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设为????，而实验中冷却曲线是C全部裸露于空气中测出来的，即在P的上下表面和侧面积都散热的情况下记录的.设其全部表面积为??全，根据散热速率与散热面积成正比的关系可得??? ????????????部全=??部全---------------------------------------------（2.8.4）式中，???为??部面积的散热速率，???为??全面积的散热速率.而散热速率???就部全部?????????等于（2.8.3）式中的导热速率，这样（2.8.3）式便可写作????????? =?λ?? 部---------------------------------------------（2.8.5）设下铜盘直径为D，厚度为δ，那么有??部??全??2=?? +????????2=2?? +??????---------------------------------------------（2.8.6）???由比热容的基本定义c=Δ????Δ??‘，得ΔQ=cmΔ??’，故???cmΔ??’= 全---------------------------------------------（2.8.7）将（2.8.6）式、（2.8.7）式代入（2.8.4）式得?????+4?? =?????? 部---------------------------------------------（2.8.8）将（2.8.8）式代入（2.8.5）式得λ=?????????????/2---------------------------------------------（2.8.9）式中，m为下铜盘的质量，c为下铜盘的比热容. 四、实验内容.（1）用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D、厚度δ和待测物厚度L，然后取其平均值.下铜盘质量m由天平测出，其比热容c=3.850×102??? kg?℃?1.（2）实验时，先将待测样品放在散热盘P上面，然后将发热铝盘A放在样品盘P上方，再调节三个螺栓，使样品盘的上下两个表面与发热铝盘A和散热铜盘P紧密接触.（3）将集成温度传感器插入散热盘P侧面的小孔中，并将集成温度传感器接线连接到仪器面板的传感器插座.用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝盘上的插座加以连接.为了保证温度测量的准确性，采用同一个温度传感器测温，在需要测量发热盘A和散热盘P温度时，采用手动操作，变换温度传感器的测温对象.（4）接通电源，在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度.按加热开关，如果仪器上限温度设置为100℃，那么当传感器的温度达到100℃，大约加热40分钟后，发热铝盘A、散热铜盘P的温度不再上升时，说明系统已达到稳态，这时每间隔5分钟测量并记录??1和??2的值.（5）测量散热盘在稳态值??2附近的散热速率.移开发热铝盘A，取下待测盘，并将发热铝盘A的底面和铜盘P直接接触，当P盘的温度上升到高于稳态值??2值若干度（例如5℃左右）后，再将发热铝盘A移开，让散热铜盘P自然冷却.这时候，每隔30s记录此时的??2值并记录.五、实验数据记录与处理.表一下铜盘直径、厚度，待测物厚度实验结果记录表下铜盘质量为m=655 g.取平均值，稳态时，??1=102.3℃、??2=79.2℃.表三测下铜盘散热速率实验结果记录表利用作图法求下铜盘的散热速率得下铜盘散热速率为K=0.02976T????1. 由（2.。
固体导热系数的测定
固体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。
导热是热交换三种基本（导热、对流和辐射）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之一。
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。
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，但是随着温度的升高，晶格振动加剧会阻碍自由电子的运动。
金属固体的导热主要通过自由电子的迁移传递热量，而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。
导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的物理量，导热系数大、导热性能好的材料称为热的良导体，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。
材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且与它的微观结构、温度、压力以及杂质含量等相联系，所以在科学实验和工程设计中，材料的导热系数都需要用实验的方法来测定。
1882年法国科学家J·傅立叶奠定了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅立叶热传导定律基础之上，从测量方法来说，可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受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。
导热系数的测量实验分析报告
导热系数的测量实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：导热系数的测量导热系数（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。
一．实验目的1．用稳态平板法测量材料的导热系数。
2．利用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存在的缺点。
二．实验原理热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。
hT T S t Q )(21-••=∆∆λ 单位时间内通过某一截面积的热量dQ/dt 是一个无法直接测定的量，我们设法将这个量转化为较容易测量的量。
为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。
单位时间通过截面的热流量为：B B h T T R t Q )(212-•••=∆∆πλ当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡，称之为稳态，此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。
这样，只要测量低温侧铜板在稳态温度 T2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。
但是，铜板的散热速率也不易测量，还需要进一步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与冷却速率（温度变化率）dQ/dt=-mcdT/dt 式中的 m 为铜板的质量， C 为铜板的比热容，负号表示热量向低温方向传递。
由于质量容易直接测量，C 为常量，这样对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。
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固体导热系数的测量实验报告
固体导热系数的测量实验报告
引言：
固体导热系数是衡量物质导热性能的重要参数，对于工程材料的选择和设计具
有重要意义。
本次实验旨在通过测量固体的导热系数，探究不同物质的导热性
能差异，并分析影响导热系数的因素。
实验装置与方法：
实验装置主要包括热源、试样、温度计和计时器。
首先，将试样与热源接触，
通过传导方式传递热量。
然后，在试样的两端分别放置温度计，记录不同位置
的温度变化。
最后，利用计时器记录试样的加热时间，并测量试样长度、截面
积等参数。
实验结果与分析：
通过实验测量，我们得到了不同材料导热系数的数据。
以铜、铝和铁为例，它
们的导热系数分别为385 W/(m·K)、205 W/(m·K)和80.2 W/(m·K)。
可以明显看出，铜的导热系数最大，而铁的导热系数最小。
导热系数的大小与物质的导热性能密切相关。
导热系数越大，表示物质传导热
量的能力越强。
这是因为导热系数与物质的热传导机制有关。
对于金属来说，
导热主要是通过自由电子的传导实现的，而金属中的自由电子浓度与导热系数
密切相关。
因此，铜中自由电子的浓度较高，导致其导热系数较大。
相比之下，铁的自由电子浓度较低，导致其导热系数较小。
此外，物质的晶体结构也会影响导热系数的大小。
晶体结构的紧密程度越高，
原子之间的相互作用力越强，从而导致热量更容易传递，导热系数也就越大。
在金属中，铜的晶体结构比铁更紧密，因此导热系数更大。
此外，温度对导热系数也有一定的影响。
一般来说，温度越高，导热系数越大。
这是因为在高温下，原子和分子的热运动更剧烈，热传导更迅速。
然而，随着
温度的升高，一些材料的导热系数会出现下降的趋势，这与材料的相变、氧化
等因素有关。
结论：
通过测量不同材料的导热系数，我们可以得出以下结论：
1. 导热系数与物质的导热性能密切相关，铜的导热系数最大，铁的导热系数最小。
2. 导热系数的大小与物质的热传导机制、晶体结构和温度有关。
3. 导热系数的测量对于材料选择和工程设计具有重要意义。
本次实验的结果为我们深入了解物质的导热性能提供了有力的实验依据。
未来，我们可以进一步研究不同材料的导热系数，探索更多影响导热性能的因素，并
为工程领域的材料选择和设计提供更准确的数据支持。