非良导体热导率的测量带实验数据处理
不良导体导热系数的测量实验报告66288
热 导 系 数 的 测 量实验目的：了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导体的热传导系数并用作图法求冷却速率实验原理：1. 导热系数当物体存在温度梯度时，热量从高温流向低温，传热速率正比于温差和接触面积，定义比例系数为热导系数：dQ dTdS dt dxλ=- 2. 不良导体导热系数的测量厚度为h 、截面面积为S 的样品盘夹在加热圆盘和黄铜盘之间。
热量由上方加热盘传入。
两面高低温度恒定为1T 和2T 时，传热速率为：S hT T dt dQ21--=λ 热平衡时，样品的传热速率与相同温度下盘全表面自由放热的冷却速率相等。
因此每隔30秒记录铜盘自由散热的温度，一直到其温度低于2T ，可求出铜盘在2T 附近的冷却速率dtdT。
铜盘在稳态传热时，通过其下表面和侧面对外放热；而移去加热盘和橡胶板后是通过上下表面以及侧面放热。
物体的散热速率应与它们的散热面积成正比：()()dtQ d h R R h R R dt dQ '++=222ππ 式中dtQ d '为盘自由散热速率。
而对于温度均匀的物体，有 dtdTmc di Q d =' 联立得：()()dtdT mc h R R h R R dt dQ 222++=ππ结合导热系数定义即可得出样品的导热系数表达式。
实验容：1. 用卡尺测量A 、B 盘的厚度及直径（各测三次，计算平均值及误差）。
2. 按图连接好仪器。
3. 接通调压器电源，等待上盘温度缓慢升至1T =3.2~3.4mV4. 将电压调到125V 左右加热，来回切换观察1T 和2T 值，若十分钟基本不变（变化小于0.03）则认为达到稳态，记录下1T 和2T 的值5. 移走样品盘，直接加热A 盘，使之比2T 高10℃（约0.4 mV ）；调节变压器至零，再断电，移走加热灯和传热筒，使A 盘自然冷却，每隔30s 记录其温度，选择最接近2T 的前后各6个数据，填入自拟表格数据处理：样品盘质量898.5m g = 上盘稳定温度1 3.17T mV = 下盘稳定温度2 2.56T mV =样品盘比热容10.3709()c kJ kg K -=⋅⋅实验前室温=21.8C T ︒室 实验后室温=22.6C T '︒室几何尺寸均使用游标卡尺测量：自由散热降温时下盘温度：下面先处理几何数据：取0.95P =，3n = 则0.95 4.30t = 1.96p k =a) 对下盘厚度A h ：0.768A h cm =0.002/0.001A A h u cm σ===游标卡尺测量：C =0.002cm ∆=仪 由于下盘∆估因较小而忽略0.002cm B ∆=∆=仪0.950.006U cm ===最后：(0.7680.006)Ah cm =±0.95P =b) 对下盘直径A D ：12.954A D cm = /0.002/0.001AA D u cm σ===游标卡尺测量：C =0.002cm ∆=仪 考虑直径判断误差，取0.01cm ∆=估0.01cm B ∆==0.950.012U cm ===最后：(12.9540.012)AD cm =±0.95P =c) 对样品盘厚度B h ：0.757B h cm = 0.002BA h u cm σ===游标卡尺测量：C =0.002cm ∆=仪 由于样品质地较软，取0.01cm ∆=估0.01cm B ∆==0.950.014U cm ===最后：(0.7570.014)Ah cm =±0.95P =d) 对下盘直径B D ：12.995B D cm = /0.006/0.003BA D u cm σ===游标卡尺测量：C =0.002cm ∆=仪 考虑直径判断误差，且样品较软，取0.02cm ∆=估0.02cm B ∆==0.950.026U cm ===最后：(12.9950.026)BD cm =±0.95P =e) 对上盘稳定温度1T ：由于只测量了一次，因此只计算B 类不确定度电压表测量：3C = 0.005mV ∆=仪 对数字万用表∆估忽略0.005B mV ∆=∆=仪0.95/ 1.960.005/30.003P B U k C mV =∆=⨯=最后：1(3.170.00)T mV =±0.95P =f) 对下盘稳定温度2T ：由于只测量了一次，因此只计算B 类不确定度电压表测量：3C = 0.005mV ∆=仪 对数字万用表∆估忽略0.005B mV ∆=∆=仪0.95/ 1.960.005/30.003P B U k C mV =∆=⨯=最后：1(2.560.00)T mV =±0.95P =1. 逐差法将12个数据前后分成2组，然后对应相减：（对应组数据时间差630180t s s ∆=⨯=）0.25T mV ∆= 0.02T mV σ= /0.02/0.008A T u mV σ===电压表测量：3C = 0.005mV ∆=仪 对数字万用表∆估忽略0.005B mV ∆=∆=仪等效测量次数6n =，取0.95P =，则0.95 2.57t = 1.96p k =0.950.02U mV ===最后：(0.250.02)TmV ∆=±0.95P =得出逐差法降温速度：30.25 1.38910/180dT T mV s dt t -∆===⨯∆根据公式：()()21224()2B A A B A A mch D h dTdtD T T D h λπ+=⋅-+代入数据：()()323322320.8985(0.370910)(0.75710)12.95440.76810 1.389103.14(12.99510)(3.17 2.56)12.95420.76810λ-----⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯得到：110.240W m K λ--=⋅⋅由不确定度传递公式：()()122ln lnln ln 42ln ln 2ln ln()B A A B A A mch D h D D h V V V tλπ=+++--++∆--∆ 求微分：()()121242()242A A A A B B B A A B A A d D h d D h dh dD d V V d d V h D h D D h V V V λλ++-∆=+--+-++∆- 合并同类项：1212122()(42)4242B B A A A A B B A A A A A A A A dh dD dD dD dh dh dV dV d d V h D D h D h D h D h V V V V V λλ∆=-+-+-+-+++++∆--转化成不确定度：12222222221212222()()()[][]()()()(4)(2)(4)(2)B B A A h D A D A h V V T B B A A A A A A A A U U h U D U U U U U h D D h D h D h D h T V V V V λλ∆=++++++++++∆--即：U λ= 代入数据：U λ= 得：110.039U W m K λ--=⋅⋅0.95P =最后：11(0.2400.039)W m K λ--=±⋅⋅0.95P =2. 作图法先在2 2.56T mV =前后取点，再作一直线，使所取个点尽量均匀的分布在直线两边。
不良导体热导率的测定实验报告
不良导体热导率的测定实验报告一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律。
2、学习用稳态法测量不良导体的热导率。
3、掌握热电偶测温的原理和方法。
二、实验原理当物体内存在温度梯度时，热量会从高温处向低温处传递，这种现象称为热传导。
对于一个厚度为＄d$、横截面积为＄S$ 的平板状不良导体，在稳定传热状态下，通过该导体的热流量＄Q$ 与导体两侧的温度差＄＼Delta T$ 成正比，与导体的厚度＄d$ 成反比，与导体的热导率＄＼lambda$ 成正比，即：＄Q ＝＼frac{＼lambda S ＼Delta T}｛d}＄如果在一段时间＄＼Delta t$ 内通过导体的热量为＄Q$，则热导率＄＼lambda$ 可表示为：＄＼lambda ＝＼frac{Qd}｛S\Delta T ＼Delta t}＄在本实验中，采用稳态法测量热导率。
将待测的不良导体样品制成平板状，放置在加热盘和散热盘之间。
加热盘通过电热丝加热，使热量通过样品传递到散热盘。
当加热盘和散热盘的温度稳定后，样品内的传热达到稳定状态，此时通过样品的热流量等于散热盘在单位时间内散失的热量。
散热盘在稳定温度下的散热速率可以通过测量散热盘的冷却曲线来确定。
当散热盘的温度高于环境温度时，它会向周围环境散热，其散热速率与散热盘的温度和环境温度之差成正比。
三、实验仪器1、热导率测定仪：包括加热盘、散热盘、热电偶、数字电压表等。
2、秒表3、游标卡尺4、电子天平四、实验步骤1、用游标卡尺测量样品的厚度＄d$ 和直径＄D$，计算出样品的横截面积＄S ＝＼frac{＼pi D^2}｛4}＄，用电子天平称出样品的质量＄m$ 。
2、将样品放在加热盘和散热盘之间，安装好热电偶，确保热电偶的测量端与样品良好接触。
3、接通电源，调节加热功率，使加热盘和散热盘的温度逐渐升高。
观察数字电压表的读数，当加热盘和散热盘的温度稳定后（温度变化在一定时间内小于＄01^｛＼circ}C$），记录此时加热盘和散热盘的温度＄T_1$ 和＄T_2$ 。
不良导体导热系数的测量数据及处理.doc
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不良导体导热系数的测量是分析材料物理特性的一个重要方法，即材料在不同温度下传热过程中释放的热量，因此，测量和分析不良导体导热系数对研究和生产过程中对导热性能有着重要的意义。
在不良导热体的测量过程中，采用的是基于定温蒸发的测量方法，这种方法不需要控制热源，测量过程中只需要控制源温度即可。
测量方法的基本过程是：首先，将测量的不良导热体样品装入热浴容器中，然后给源温度设定一个定量的值，然后用仪表衡量样品的表面温度，控制热源温度，观察源温度与样品表面温度的变化特性，以此来获取样品的导热系数。
在不良导热体导热系数测量数据处理过程中，首先将测量的表面温度和源温度数据录入到计算机中，以绘制出源温度和表面温度变化的曲线，对曲线进行分析，以此来求出不同表面温度下的源温度保持稳定所需要的给源量。
然后，通过一阶函数计算出一组有关系式，根据有关系式计算出该样品的导热系数。
最后，检查测量偏差并书写报告。
不良导体导热系数的测量和处理是对外部热源对样品表面温度影响的一种重要的分析方法，不仅在生产过程中具有实用的价值，而且在科学研究领域也有着广泛的应用。
不良导体热导率的研究报告
实验报告课程名称：大学物理实验（一）实验名称：不良导体热导率的测量一、实验目的1.了解热传导现象的物理过程2.学习用稳态平板法测量不良导体的热导系数3.测量铜盘的散热速率二、实验原理图1是不良导体热导系数测量装置的原理图。
各部分为：A-传热圆筒、B-待测样品、C-铜盘、D-底座、E-红外灯、G-数字电压表、H-单刀双掷开关、J-杜瓦瓶。
为保证传热稳定，传热圆筒A、待测样品B和散热铜盘C三者的表面密切接触，如图2所示。
温度用热电偶的温差电动势表示，杜瓦瓶装有冰水混合物，为热电偶提供参考温度。
实验中，维持待测盘的上表面A有稳定温度，下表面铜盘C有恒定温度（侧面近似绝热）。
根据(1)式，在稳态时通过样品的传热速率可以写为，(2)式中为样品的厚度，为样品上表面的面积（为样品盘的半径），为待测样品盘的上、下表面的温度差，为导热系数。
在稳态条件下(和的值恒定不变)，通过待测样品盘B的传热速率与铜盘C向周围环境散热的速率相等，即(2)式中的铜盘C在稳态条件下的散热速率，可以通过铜盘C的在不与样品接触时的自由散热速率（附近）得到。
由于铜盘C的稳态散热面积为，自由散热面积为，因此，(3)其中和分别是铜盘C的半径和厚度。
根据比热容的定义，自由散热速率可写为，(4)其中和分别为铜盘C的质量和比热容，为铜盘C的冷却速率。
由式(2)、(3)和(4)可得样品B的导热系数为：(5)因此只要测出铜盘C的自由冷却速率，代入相关的参数即可求出样品的导热系数。
本实验用数字电压表测得的热电偶的温差电动势表示温度。
热电偶的温度-电压系数是定值，根据(5)式可知，只需测定电压以及电压的变化率，不需计算具体的温度值。
加热装置通过自耦调压器和红外灯来实现。
通过维持加热电压等于110V，待系统达到稳态，记录稳态下铜盘C的电压值，然后测量铜盘C在该稳态电压值附近的自由散热系数，结合质量、厚度等参数即可得到该稳态下的样品的导热系数。
三、实验仪器：2.不良导体热导率的测量3.实验仪器：导热系数测量仪、杜瓦瓶、自耦调压器、数字电压表、秒表、游标卡尺、橡胶盘四、实验内容：测量橡胶盘的导热系数1.用游标卡尺测量铜盘和橡胶盘的直径和厚度，记录表格1；2.打开主仪器放大图，把红外灯上移（需先断开红外灯的连线5），同时把保温桶移开（需先断开加热盘的连线1），然后把橡胶盘放置在铜盘C上，最后移回保温桶和红外灯；3.按图7连接电路；4.双击“数字电压表”，并调零和选择量程（）；5.双击“自耦调压器”，把电压调至，等待样品导热达到稳态；等待过程中不断切换单刀双掷开关，并观察测量值，如果在10分钟内加热盘和散热盘的温度基本没有变化，则可认为达到稳态（为缩短达到稳态时间，可先将红外灯电压调至左右，大约5分钟后再将到）；记录稳态下加热盘A的电压和铜盘C的电压7.移开红外灯（需先断开红外灯的连线5）和保温桶（需先断开加热盘的连线1），取出橡胶盘，再把红外灯和保温桶复位，并连接好线；8.使铜盘C加热至高于稳态温度10度左右（电压增加约，建议不要高太多，否则降温值需要较长时间）；9.把调压器电压减小为0，移开红外灯和保温桶，让铜盘C自由冷却，每隔30s记录一次电压值，选择最接近前后的6个数据，记录表格2；10.用逐差法求出铜盘C的冷却速率，并计算橡胶盘的导热系数；用作图法求出冷却速率五、数据记录：表1 铜盘和橡胶盘的尺寸测量铜盘质量：，橡胶盘质量：铜的比热容：测量次数 1 2 3 平均值铜盘直径(mm) 128.32 128.32 128.34 128.32铜盘厚度(mm) 7.14 7.16 7.14 7.14 橡胶盘直径(mm) 130.08 130.08 130.06 130.07 橡胶盘厚度(mm)8.128.128.148.12表2 铜盘的自由冷却速率测量 稳态时加热盘A 的温度对应的电压：稳态时铜盘C 的温度对应的电压：时间（s ） 030 60 90 120 150 180 210电压V_C(mV) 2.72 2.66 2.62 2.57 2.52 2.48 2.44 2.39时间（s ） 240 270 300 330 360 390 420 电压V_C(mV)2.38 2.34 2.29 2.26 2.22 2.18 2.14六、数据处理逐差法计算冷却速率，选择靠近平衡温度的六个温度点:0 30 60 90 120 150 2.722.662.622.572.522.48dT (2.48 2.62)(2.52 2.6)(2.57 2.72)0.001604/3*30*3mV s dt -+-+-==-导热系数的大小：()()2122 0.11/(*)2 (())C C dTB dt BC C R h mch W m k R T T R h λπ+=-=-+七、结果陈述：这个散热速率和时间符合线性规律 导热系数为0.11W/(m*k)八、实验总结与思考题试分析实验中产生误差的主要因素以及实验中是如何减小误差的？ 操作时间要准确，多次测量取平均值傅里叶定律中 (传热速率)是不易测准的量。
不良导体热导率的测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除不良导体热导率的测量实验报告篇一：不良导体的导热系数的测定实验报告梧州学院学生实验报告成绩：指导教师：专业：班别：实验时间：实验人：学号：同组实验人：1234篇二：不良导体热导率的测定不良导体热导率的测定彭志伟（第一作者），贾林江（第二作者）摘要：在稳态法测量不良导体热导率的实验中，传统的通过作图求斜率测定散热速率的方法存在很大的主观性，对实验(:不良导体热导率的测量实验报告)结果产生的误差是不可控制的，本文通过对散热规律的研究，利用matlab多项式拟合，给出了一种测定散热速率的方法，并分析了其合理性，很大程度上降低了实验误差。
关键字：不良导体；散热速率；稳态法；数据拟合1问题的提出在用稳态法测量热导率的实验中，对散热速率的测量是通过让黄铜盘自然冷却，每隔30s测量一次温度，最后在坐标纸上描出冷却曲线，作出曲线在最接近?2的切线，用其斜率来求得冷却速率。
通过对比不同学生所作冷却曲线发现，曲线的光滑程度，所作切线与原曲线的相切程度相差很远，给实验结果带来很大误差。
如果能改进这种数据处理方法，对实验结果的准确度有很大提高，同时加深了学生对实验原理的理解。
2实验原理及过程2.1实验原理及改进2.1.1基本原理本实验利用热源在待测样品内部形成不随时间改变的稳定温度分布，然后进行测量，即稳态法。
1882年Fourier 给出了热传导的基本公式——Fourier导热方程。
方程指出，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h、温度分别为?1、，若平面面积为s，则在?t时间内通过面积s的热量?Q?2（设?1??2）满足下述方程：Q?ks12（2.1.1）?th式中，?Q/?t为热流强度，k称为该物质的热导率（又称导热系数），单位为w/(m?k)。
本实验装置如图1所示。
在支架D上依次放上圆铜盘p、待测样品b和厚底紫铜圆盘A。
在A的上方用红外灯L加热，使样品上、下表面分别维持在稳定的温度?1、?2，?1、?2分别与插入在A、p侧面深孔中的热电偶e来测量。
北航不良导体热导率的测量研究性实验报告
北航不良导体热导率的测量研究性实验报告摘要：本实验旨在通过热电偶法，研究不良导体的热导率。
选用了常见且具有典型代表性的多个材料作为实验样品，包括木材、橡胶、聚乙烯、泡沫塑料等等。
通过对比不同材料的热导率，可以得到实验结果：热导率较低的材料，如泡沫塑料，其隔热效果显然更加明显。
关键词：热导率；不良导体；热电偶；隔热效果一、实验目的1. 通过热电偶法，研究不良导体的热导率。
2. 探究不同材质的热导率差异。
3. 了解不良导体的隔热效果。
二、实验仪器1. 热电偶仪2. 实验样品：木材、橡胶、聚乙烯、泡沫塑料等三、实验原理热导率是指单位时间内，单位面积距离内，热量传递的速率。
对于不良导体而言，其热传递速率显然要比导体来的慢。
具体而言，条件相同的情况下，热导率越低，代表着物质的隔热效果越明显。
本实验采用的是热电偶法。
热电偶是由两种不同材料所组成的，当其端口温度不等时，会产生热电势。
而好导体中电流流过会散热，影响温差大小，而不良导体中的热传递效率相对较低，导致温差得到保留。
因此，对于不良导体，可以通过热电偶法，测得两端不同温度的热电势，进而计算出其热导率。
四、实验步骤1. 将各种实验材料分别加工成小块，制成规定尺寸的样品。
样品的厚度要求在1.5cm 以内，宽度和长度尽量相等。
保证每种材料的样品数量均匀且不少于三个。
2. 在热电偶仪读数头上，固定热电偶，按要求调整热电偶组的距离。
3. 将实验所需材料样品分别加工成小块，有规律地放置于平整的桌子上，尝试使其与热电偶的距离均匀、相等。
4. 开始实验前将所有样品放置两三小时，让其与室温相适应；在实验前，将每个材料的初始温度都测量一遍，以确定其当前的初始温度。
5. 在实际测量前，预热热电偶头和实验样品至少30分钟。
6. 将热电偶头放置于样品的表面，并启动热电偶仪。
在样品的一端施加泡沫装置，避免外界因素的干扰，影响热导率的准确测量。
7. 通过热电偶测量出不同样品的热电势。
材料物理性能 实验三不良导体导热系数测定
不良导体导热系数测定导热系数是反映材料导热性能的重要参数之一，导热系数大，导热性能较好的材料称为良导体；导热系数小、导热性能差的材料称为材料的不良导体。
一般来说，金属的导热系数比非金属要大；固体的导热系数比液体的要大；气体的导热系数最小。
本实验介绍一种比较简答的利用稳态法测定不良导体导热系数的方法。
稳态法是通过热源在样品内部形成一稳定的温度分布后，测定不良导体导热系数的方法。
一、实验目的1、掌握稳态法测定不良导体导热系数的方法2、了解物体散热速率和传热速率的关系 二、实验仪器1、TJQDC-1型导热系数测定仪2、游标卡尺3、天平4、镊子 三、实验原理 1、热传导定律当物体内部各处的温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传递到温度较低处，这种现象叫热传导现象。
早在1882年著名物理学家傅立叶(Fourier)就提出了热传导的定律：若在垂直于热传播方向x 上作一截面S ∆，以d dxθ⎛⎫⎪⎝⎭表示0x 处的温度梯度，那么在时间t ∆内通过截面积S ∆ 所传递的热量Q ∆为：Q d S t dxθλ∆⎛⎫=-∆ ⎪∆⎝⎭（1） 式(1)中Qt∆∆为传热速率，负号代表热量传递方向是从高温区传至低温处，与温度梯度方向相反。
比例系数λ称为导热系数，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 -1K -1).2、稳态法测传热速率测定样品导热系数的实验装置如图1所示。
图中待测样品 (圆盘) 半径 1R =60mm ，样品上表面与加热盘(位于上方的黄铜盘)的下表面接触，温度为1θ，加热盘由内部电热丝供热,热量由加热盘通过样品上表面传入样品，再从样品下表面与散热盘 (位于样品下面的黄铜盘) 的上表面相接, 温度为2θ，即样品中的热量通过下表面向散热盘散发。
样品上下表面温度可以认为是均匀分布，在1h 不很大情况下可忽略样品侧面散热的影响，则式(1)改写为：121QS t h θθλ-∆=∆ （2） 式(2)中S 为样品横截面积。
非良导体导热系数的测量实验
非良导体导热系数的测量导热系数（又称热导率）是反映材料热性能的重要物理量，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。
一、实验目的了解热传导现象的物理过程，学习用热交换法测量良导体的导热系数。
二、实验仪器FT-RZT-I 数字智能化热学综合实验平台。
1、热导率测量的实验装置如图1所示2、FT-RZT-I 数字智能化热学综合实验平台面板如图2所示C B A图1三、实验原理1882年法国科学家傅立叶（J.Fourier ）建立了热传导理论，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的基础之上。
测量的方法可以分为两大类：稳态法和瞬态法，本实验采用的是稳态平板法测量不良导体的导热系数。
当物体内部有温度梯度存在时，就有热量从高温处传递到低温处，这种现象被称为热传导。
傅立叶指出，在dt 时间内通过dS 面积的热量dQ ，正比于物体内的温度梯度，其比例系数是导热系数，即：dS dxdTdt dQ -λ= （1） 式中dtdQ 为传热速率，dx dT 是与面积dS 相垂直的方向上的温度梯度，“－”号表示热量由高温区域传向低温区域，λ是导热系数，表示物体导热能力的大小，在SI 中λ的单位是W ·m -1·K -1。
对于各向异性材料，各个方向的导热系数是不同的（常用张量来表示）。
如图4所示，设样品为一平板，则维持上下平面有稳定的T 1和T 2（侧面近似绝热），即稳态时通过样品的传热速率为B BS h TT dt dQ 21-λ= （2） 式中h B 为样品厚度，S B =πR 2B 为样品上表面的面积，（T 1-T 2）为上、下平面的温度差，λ为导热系数。
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（6）
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将（6）带入（2）式即得 =
（7）
【实验仪器】
1．EH-3 型数字化热学实验仪
图 3. EH-3 型数字化热学实验仪
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图 4. EH-3 型数字化热学实验仪
2.
测导热率的 实验装置
游标卡尺
加热盘、待测样品橡胶盘、散热铝盘
量程： 0~125 mm 分度值： 0.02 mm
仪 0.02 mm
C 内有加热用的电阻丝和用作温度传感器的热敏电阻，前者被用来做热源。首先，
.
.
可由 EH-3 数字化热学实验仪将 C 内的电阻丝加热，并将其温度稳定在设定的数 值上。B 的热导率尽管很小，但并不为零，固有热量通过 B 传递给 A，使 A 的温 度 TA 逐渐升高。当 TA 高于周围空气的温度时，A 将向四周空气中散发热量。由 于 C 的温度恒定，随着 A 的温度升高，一方面通过 C 通过 B 流向 A 的热流速率不 断减小，另一方面 A 向周围空气中散热的速率则不断增加。当单位时间内 A 从 B 获得的热量等于它向周围空气中散发的热量时，A 的温度就稳定不变了。
求出 A 盘在 T 附近的冷却速率 dT 。
2
dt
（3）用游标卡尺测出待测板 A 的直径 2R A 和厚度 hA ，记下 A 盘的质量 m 铝 。
（4）根据式（7）出待测材料的导热系数 。
【实验数据及误差分析】 A T2=51.58℃ B T1=57.27℃ To=3℃
A 在 T2 时的冷却曲线数据
设有一厚度为 l、底面积为 S的薄圆板，上下两底面的温度 T，T不相等， 且 T1＞T2，则有热量自上底面传乡下底面（见图 1），其热量可以表示为
(1)
.
.
图 1 测量样品
式中，
为热流量，代表单位时间里流过薄圆板的热量； 为薄圆板内热
流方向上的温度梯度，式中的负号表示热流方向与温度梯度的方向相反； 为待
表 1 实验仪器
【实验内容】 （1）建立稳恒态 ○1 如图 3、图 4 所实验装置，连接好电缆线，打开电源开关，“测量选择”开
关旋至“设定温度”档，调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”钮，选择设 定 C 盘加热为所需的温度（如 80℃）值。
○2 将“测量选择”开关拨向“上盘温度”档，打开加热开关，观察 C 盘温度 的变化，直至 C 盘稳定恒定在设定温度（如 80℃）。
在读取稳态时的 T 和 T 之后，拿走样品 B，让 A 盘直接与加热盘 C 底部
1
2
的下表面接触，加热铝盘 A，使 A 盘温度上升到比 T 高 3 左右，再移去加热盘 C， 2
关闭加热开关，“测量选择”开关拨向“下盘温度”档，让铝盘 A 通过外表面直
接向环境散热（自然冷却），每隔一分钟记下相应的温度值，作出 A 的冷却曲线，
t
0
T 51.58+ ℃ 5
54.0 1
53.2 6
52.4 7
51.7 2
51.0 4
50.3 5
49.6 6
48.0 1
48.3 5
51.58-5
dT
dt -0.83
表2
.
.
由图得 n= dT = 0.83 dt
图5
稳恒态57.26 5.67
.
本科实验报告 （阅）
实验名称:非良导体热导率的测量
实验 11 非良导体热导率的测量
【实验目的和要求】 1.学习热学实验的基本知识和技能。 2.学习测量非良导体热导率的基本原理的方法。 3.通过做物体冷却曲线和求平衡温度下物体的冷却速度，加深对数据图事法的理 解。 【实验原理】
热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部 分，这种现象叫做热传递。热传递的方式有三种：传导，对流和辐射。
（4）
于是有
（5）
但要注意，A 自然冷却时所测出的
与试验中稳恒态时 A 散热是的热流速
率 是不同的。因为 A 在自然冷却时，它的所有外表面都暴漏在空气中，都可以
散热，而在实验中的稳恒态时，A 的上表面是与 B 接触的，故上表面是不散热的。 由传热定律：物体因空气对流而散热的热流速率与物体暴露空气中的表面积成正 比。设 A 的上下底面直径为 d，高为 h，则有
测薄圆板的热导率。 如果能保持上下两底面的温度不变（稳恒态）和传热面均匀，则
，于是
(2)
得到 关键 1.使待测薄圆板中的热传导过程保持为稳恒态。 2.测出稳恒态时的 。
1．
建立稳恒态
为了实现稳恒态，在试验中将待测薄圆板 B 置于两个直径与 B 相同的铝圆柱 A,C
之间，且紧密接触，（见图 2）。
图二 测量装置
2 51.58 57.26 5.68
3 51.56 57.26 5.70
4 51.55 57.26 5.71
5 51.56 57.26 5.70
6 51.56 57.27 5.70
表3
6
(x x )2
S= n 的不确定度： S A t
冷却速度。 A 的冷却速度可通过做冷却曲线的方法求得。具体测法是：当 A、C 已达稳恒
态后，记下他们各自的稳恒温度 T2,T1 后，再断电并将 B 移开。使 A，C 接触数 秒钟，将 A 的温度上升到比 T2 高至某一个温度，再移开 C，任 A 自然冷却，当 TA 降到比 T2 约高 To（℃）时开始计时读数。以后每隔一分钟测一次 TA,直到 TA 低于 T2 约 To（℃）时止。测的数据后，以时间 t 为横坐标，以 TA 为纵坐标做 A 的冷却曲线，过曲线上纵坐标为 T2 的点做此曲线的切线，则斜率就是 A 在 TA 的自然冷却速度，即
○3 再将“测量选择开关拨向“下盘温度”档，观察 A 的温度变化，若每分钟 的变化
.
.
△ T A 0.1℃，则可认为达到稳恒态。记下此时的 A 和 C 的温度 T 2 和
T。 1
时间测量：按动“启动”钮一下，即开始计时；再按动“启动”钮一下即暂停计 时；按动“复位”钮，即归零。
（2）测 A 盘在 T 2 时的自然冷却速度
2.测量稳恒态时的
因为流过 B 的热流速率 就是 A 从 B 获的热量的速率，而稳恒态时流入 A 的热 流速率与它散发的热流速率相等，所以，可以通过测 A 在稳恒态时散热的热流速 率来测 。当 A 单独存在时，它在稳恒温度下向周围空气中散热的速率为
（3）
式中， 为 A 的比热容； 为 A 的质量；n= T=T2 成为在稳恒温度 T2 时的