导热系数的测量实验报告
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量（一）【实验目的】用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
【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【实验原理】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h 、温度分别为T 1、T 2的平行平面（设T 1>T 2），若平面面积均为S ，在t ∆时间内通过面积S 的热量Q ∆免租下述表达式：hT T S t Q )(21-=∆∆λ （3-26-1） 式中，tQ ∆∆为热流量；λ即为该物质的导热系数，λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是)(K m W ⋅。
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T 1、T 2，T 1、T 2分别插入A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 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221)(B BR h T T t Q πλ-=∆∆ (3-26-2) 式中，R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度。
当热传导达到稳定状态时，T 1和T 2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，可通过铜盘P 在稳定温度T 2的散热速率来求出热流量tQ ∆∆。
实验中，在读得稳定时T 1和T 2后，即可将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T 2值若干摄氏度后，在将A 移开，让P 自然冷却。
导热系数实验报告..（20190516150337）
导热系数实验报告..（20190516150337）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 1ABC冰水混合物T 2测1测1 测2表风扇220V电源110V 输入数字电压表调零测2导热系数测定仪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h、温度分别为θ1、θ2 的平行平面（设θ1>θ2），若平面面积均为S，在t 时间内通过面积S的热量Q 免租下述表达式：Q ( )St h（3-26-1）式中，Qt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W (m K )。
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θ1、θ2，θ1、θ2 分别插入 A 、P 盘边缘小孔的热电偶E 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Q t ( 1 )2hB2RB(3-26-2)式中，R B 为样品的半径，h B 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，可通过铜盘P 在稳定温度T2 的散热速率来求出热流量Qt。
实验中，在读得稳定时θ1 和θ2 后，即可将B 盘移去，而使 A 盘的底面与铜盘P 直接接触。
导热系数的测定(完整版)
3、测量散热板（黄铜盘）的冷却速率 ，计算 。
操作要点：
1．导热系数测定仪的使用（数字电压表调零，热电偶接线，）；
2．构建稳态环境，保持 在3.50mV±0.03mV范围内，测量 ；
3．测量黄铜盘的冷却速率。保持稳态时散热板的环境：
a.电风扇一直工作。
b. 附近的冷却速率。
六、数据记录：
组号：；姓名
1.记录橡胶盘、黄铜盘的直径、高度（DB、Hb、DC、HC），记录相应结果
测量次数
1
2
3
4
5
平均值
所用测量仪器
橡胶盘直径DB( )
橡胶盘高Hb( )
黄铜盘直径DC( )
黄铜盘高度HC( )
2.选择θ20前后四个数据记如下表，并采用逐差法求散热盘P在温度为θ20时的冷却速率
△θ／△t|θ2）
3、测 要满足哪些条件？在实验中又如何保证？
1）测 ， 系统要处于稳定态，即这两个温度在十分钟内保持不变，并且 > ，（ 人为控制在 ）；
2）测量散热板在 附近的冷却速率。
4、试述稳态法测不良导体导热系数的基本原理。
通过当达到稳态时待测样品的传热速率和散热盘向侧面和下面的散热速率相同的原理推导得出。
3.理解温差热电偶的特性。
二、实验原理：
1．热传导定律： ；
2．导热系数概念：等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦·米-1·开-1（W·m-1·K-1），导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一；
3．稳态法（通过控制热源传热在样品内部形成稳定的温度分布，而进行的测量）测不良导体的导热系数的方法；
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.。
导热系数的测定(完整版)
二、实验原理：
1．热传导定律： ；
2．导热系数概念：等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦·米-1·开-1（W·m-1·K-1），导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一；
3．稳态法（通过控制热源传热在样品内部形成稳定的温度分布，而进行的测量）测不良导体的导热系数的方法；
得分
教师签名
批改日期
深 圳大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（一）
实验名称：实验14导热系数的测定
学院：
专业：课程编号：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点
实验时间：2009年月日星期
实验报告提交时间：2009年月日
一、实验目的
1.掌握用稳态法测量不良导体的导热系数的方法。
2.了解物体散热速率和传热速率的关系。
5、讨论本实验误差因素，并说明测量导热系数可能偏小的原因。
A、样品表面老化，影响传热；
B、加热板，样品，散热板之间有缝隙，影响传热。
C、热电偶热端与发热盘和散热盘接触不良，应粘些硅油插入小孔底部，等等
6、测冷却速率时，为什么要在稳态温度 附近选值。？
A、当散热板处在不同温度时，它的散热速率不同，与本体温度，环境温度都有关。
并给出λ测量结果.
思考题
1、导热系数的物理意义是什么？
导热系数是单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度，是反映材料导热性能的重要参数之一，其值等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦•米-1•开-1（W•m-1•K-1）。
2、实验中采用什么方法来测量不良导体的导热系数？
导热系数测量实验
T t
，
T T 2 20
第12页/共17页
五、数据记录和处理
1 记录橡胶盘（样品）、黄铜盘（散热板）
的直径、厚度DB、hB、DC、hC,并给出相
应的测量结果。
2 记录稳态法测量的温度T10 和T20
3 采用逐差法求散热板（黄铜板）在温度为
20时的冷却速率 T
，其中t=120s。
t
T T 2 20
4 计算橡胶板的导热系数，并与标准值比
一、实验目的
掌握稳态法测不良导体的导热系数的方法 了解物体散热速率和传热速率的关系
理解温差热电偶特性
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二、实验仪器
• 导热系数测量仪 • 杜瓦瓶 • 温差电偶 • 待测橡胶样品 • 数字电压表 • 天平 • 卡尺 • 螺旋测微器 • 测量样品
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三、实验原理
• 1、热传导定律
x0
S
称为导热系数
导热系数——表示相距单位长度的两平面的温度相 差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传 递的热量，单位是瓦·米-1 ·开-1（W ·m-1•K-1），导热 系数是反映材料的导热性能的重要参数之一。
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❖ 3、稳态法测不良导体的导热系数
电热板 发热盘 橡胶盘 散热板
~ 220 V ~ 110 V
Ｑ Ｑ
Ｑ
Ｋ
•当传入样品的热量等于 散出的热量时，样品处 于稳定导热状态。 样品内部的温度不再 随着时间变化；
电风扇散热
实验装置示意图
第6页/共17页
三、实验原理
发热盘 样品（橡胶盘）
散热盘（黄铜盘）
样品
截面面积A
hB
样品（橡胶盘）的传热速率为：
导热系数测定实验报告
导热系数测定实验报告导热系数，作为材料的一项重要物理性质，能够评估材料传导热量的能力。
通过测定导热系数，可以了解材料的导热性能以及在不同工况下的散热能力。
本实验旨在通过实际操作测定不同材料的导热系数，并分析结果对比。
一、实验目的本实验的主要目标是测定不同材料的导热系数，了解热量在材料之间的传导规律，并比较不同材料的导热性能。
通过实验数据的处理和分析，探究导热系数与材料性质之间的关系。
二、实验装置和方法实验所用的装置包括热导率仪和不同材料的试样。
热导率仪由热源、测温探头和显示器组成，用于测量不同材料在不同温度下的热传导情况。
实验的具体步骤如下：1. 准备试样：根据需要测量的材料种类和厚度，制备相应的试样切片。
2. 测量温度：先将测温探头放在设定温度的热源上，进行温度校准，确保准确测量。
3. 安装试样：将试样放置在热导率仪的传热平台上，保持试样与测温探头的接触完全。
4. 测量实验：通过控制热源的温度，使其保持在恒定状态。
记录热导率仪上显示的温度变化情况，并计算得出试样的导热系数。
三、实验数据处理和分析在实验中，我们选择了金属、塑料和木材作为不同材料的代表，分别测量了它们的导热系数，并进行对比分析。
通过实验数据的处理和分析，我们可以得到各材料的导热系数数值。
可以发现，金属材料的导热系数相对较高，这与金属的导电性质有关。
塑料材料的导热系数比金属低，这主要是由于塑料材料结构中有许多绝缘空隙的存在。
木材的导热系数相对较低，并且呈现出随纤维方向变化的趋势，这是因为木材的导热性能与其组织结构有着密切的关系。
导热系数除了与材料的物性有关外，还受到温度的影响。
在不同温度下，导热系数可能会发生变化。
实验中我们选择了不同温度下的测量点，以了解导热系数与温度之间的变化规律。
通过实验数据的分析，我们可以得出导热系数随温度的变化呈现出一定的规律性，不同材料的导热系数随温度变化的趋势可能不同。
四、实验结果与讨论根据实验数据的处理和分析，得出了不同材料在不同温度下的导热系数。
导热系数的测定实验
本实验装置如图1所示，固定于底上的三个测微螺旋头支撑着一铜散 热盘P，在散热盘P上，安放一待测的圆盘样品B，样品B上再安放一 圆筒发热体，圆筒发热体由电热板提供热源，实验时一方面发热体 底盘A直接将热量通过样品上平面传入样品，另一方面散热盘P籍电 扇有效稳定地散热 ，使传入样品的热量不断往样品的下平面散出， 当传入的热量等于散出的热量时样品处于稳定导热状态，这时发热 盘A与散热盘P的温度为一定的数值。
每隔2分钟记下样品上下圆盘A和P的温度θ1 和θ2的数值，待θ2的
数值在10分钟内不变即可认为已达到稳定状态，记下此时的θ1 和
θ2值。
2、测金属的导热系数时θ1 , θ2值为稳态时金属样品上下两个面的温
度，此时散热盘P的温度为θ3 值。因此测量P盘的冷却速率应为:
t | 3
Байду номын сангаас
、
h
1
mc t |3 1 2 R2
测θ3值时可在θ1、θ2达到稳定时，将上面测θ1 或θ2的热电偶移下来进行测量。
3、圆筒发热体A盘侧面和散热盘P的侧面，都有供安插热电偶的小孔，安
放发热盘时此二小孔都应与真空保温杯在同一侧，以免路线错乱。热
电偶插入小孔时，要抹上些硅油，并插到洞孔底部，保证接触良好。
热电偶冷端插入浸于冰水中的细玻璃管内，玻璃管内也要灌入适当的
t
h
（2）
式中h为样品厚度，R为圆盘样品的半径，λ为样品热导率、θ1 、θ2 分别为稳态时样品上下平面的温度。
实验时，当传热达到稳态时，θ1 、θ2的值将稳定不变，这时可以认为 发热盘A通过圆盘样品上平面传入的热量与由散热盘P向周围环境散热的
速率相等。因此可通过散热盘P在稳定温度θ2时的散热速率求出热流量 ΔQ/Δt，方法如下，当读得稳态时的θ1 、θ2后，将样品B盘抽去，让 发热盘A的底面与散热盘P直接接触，使盘P的温度上升到比θ2高出1mV左 右时，再将发热盘A移开，放上圆盘样品（或绝缘圆盘），让散热盘P冷
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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。
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：
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。
铜板的冷却速率可以这样测量：在达到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温度高于稳态温度 T2（大约高出 10℃左右），再让其在环境中自然冷却，直到温度低于 T2，测出 温度在大于T2到小于T2区间中随时间的变化关系，描绘出 T —t 曲线（见图 2），曲线在T2处的斜率就是铜板在稳态温度时T2下的冷却速率。
应该注意的是，这样得出的
t
T
∆∆是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率， 其散热面积为 2πRp2+2πRphp （其中 Rp 和 hp 分别是下铜板的半径和厚度），然而， 设样品截面半径为R ，在实验中稳态传热时，铜板的上表面（面积为 πRp2）是被 样品全部（R=Rp ）或部分（R<Rp ）覆盖的，由于物体的散热速率与它们的面积 成正比，所以稳态时，铜板散热速率的表达式应修正为：
将上式代入热传导定律表达式，考虑到 ds=πR2，可以得到导热 系数： 式中的 R 为样品的半径、h 为样品的高度、m 为下铜板的质量、c 为铜的比 热容、Rp 和 hp 分别是下铜板的半径和厚度。
各项均为常量或直接易测量。
三．主要实验仪器
TC －3B 型导热系数测试仪，测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板、空气等）、游标卡尺等。
四．实验内容
不良导体导热系数的测量
（1）用游标卡尺测量样品、下铜盘的几何尺寸，5次测量取平均值。
（2）设定一个加热温度。
（3）先放置好待测样品及下铜盘（散热盘），调节下圆盘托架上的三个微调螺丝，使待测样品与上、下铜盘接触良好。
（4）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。
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 时手动调节测温对象。
（5）记录稳态时 T1、T2 值后，移去样品，继续对下铜盘加热，当下铜盘温 度比 T2（对金属样品应为 T3）高出5℃左右时，移去圆筒，让下铜盘所有表面均暴露于空气中，使下铜盘自然冷却，每隔 30 秒读一次下铜盘的温度示值并记录。
根据测量值求出
t
T
∆∆。
金属导热系数的测量
（1）将金属铝棒至于发热盘和散热盘之间。
（2）当发热盘与散热盘达到稳定温度时，记录上下两面温度。
此时散热盘温度为T3，重复之前步骤测量该温度下的散热速率。
（3）此时热导系数为： 空气的导热系数的测量
调节三个螺栓，使发热盘也散热盘平行，它们之间的距离为h，用塞尺测量它们之间的距离。
此距离即为空气层的厚度。
（注意：由于存在空气对流，所以此距离不宜过大。
）
五．实验数据及处理
（1）不良导体导热系数的测量
散热盘P M=658g
样品
T2=℃ T1=℃
由以上数据可得散热盘半径 R1=
待测样品半径为 R2=
（2）金属导热系数的测量
T1=℃ T2=℃ T3=℃
（3）空气的导热系数的测量
h= T1=℃ T2=℃
六．实验结论及误差分析
【参考文献】
[1]周殿清，张文炳，冯辉基础物理实验[M]. 北京：科学出版社，2009。