材料导热系数测试实验
稳态平板法测定材料导热系数
稳态平板法测定材料导热系数实验指导书一. 实验目的1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。
2.测定试验材料的导热系数。
3.确定试验材料导热系数与温度的关系。
二.实验原理导热系数是表征材料导热能力的物理量。
对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。
各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。
稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
试验设备是根据在一维稳态情况下通过平板的导热量Q 和平板两面的温差t ∆ 成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和导热系数λ成正比的关系来设计的。
我们知道，通过薄壁平板（壁厚小于十分之一壁长和壁宽）的稳定导热量为 F t Q ⋅∆⋅=δλ[w]测定时，如果将平板两面的温差L R t t t -=∆、平板厚度δ、垂直热流方向的导热面积F 和通过平板的热流量Q 测定以后，就可以根据下式得出导热系数：Ft Q ⋅∆⋅=δλ )/(C m W ︒⋅需要指出，上式所得的导热系数是在当时的平均温度下材料的导热系数值，此平均温度为：)(21L R t t t += ][C ︒在不同的温度和温差条件下测出相应的λ值，然后将λ值标在t -λ 坐标图内，就可以得出)(t f =λ 的关系曲线。
三.实验装置及测量仪表稳态平板法测定材料导热系数的试验装置如图1和图2所示。
被试验材料做成二块方形薄壁平板试件，面积为300×300][2mm ，实际导热计算面积F 为200×200][2mm ，板的厚度为 （实测）][2mm ，平板试件分别被夹紧在加热器的上、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。
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。
非稳态准稳态法测材料的导热性能实验
非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验非稳态(准稳态)法是一种测量材料导热性能的实验方法，它通过在材料的一侧施加热量，测量另一侧的热流量来计算材料的导热系数。
这种方法相对于稳态法，具有设备简单、操作方便、测量速度快等优点。
下面是关于非稳态(准稳态)法测材料的导热性能实验的详细描述。
一、实验目的本实验的目的是通过非稳态(准稳态)法测量材料的导热性能，包括导热系数、热扩散系数和比热容等参数。
这些参数对于材料的热设计、能源利用和工程应用具有重要意义。
二、实验原理非稳态(准稳态)法基于热传导的傅里叶定律，其基本公式为：q=-k AΔT/L，其中q为热流量，k为导热系数，A为传热面积，ΔT为两侧温度差，L为材料的厚度。
在实验中，通过测量材料的传热面积和两侧温度差，可以计算出材料的导热系数。
三、实验步骤1.准备材料：选择待测材料，并准备相应的支架、加热器和温度传感器等设备。
2.安装样品：将待测材料放置在支架上，将加热器和温度传感器分别与材料的两侧接触，并固定好。
3.开始测量：打开加热器，使加热器输出的热量均匀地施加到材料的左侧，同时使用温度传感器测量材料的右侧温度。
记录下加热时间和温度变化。
4.数据处理：根据测量的数据，绘制温度随时间变化的曲线。
通过曲线可以计算出材料的导热系数、热扩散系数和比热容等参数。
四、实验结果与分析通过实验测量和数据处理，我们可以得到待测材料的导热系数、热扩散系数和比热容等参数。
这些参数可以用来评估材料的导热性能和热特性。
例如，导热系数高的材料可以更好地传递热量，适用于需要高效散热的场合；比热容大的材料可以吸收更多的热量，适用于需要储存和释放热量的场合。
在分析实验结果时，需要注意以下几点：1.实验结果的准确性受到多种因素的影响，如测量设备的精度、环境温度和湿度等。
因此，需要对实验结果进行误差分析，以确定其可信度。
2.对于不同种类的材料，其导热性能和热特性可能存在差异。
因此，需要对不同种类的材料进行分别测量和分析。
稳态法测导热系数实验报告
稳态法测导热系数实验报告稳态法测导热系数实验报告一、引言导热系数是描述材料导热性能的重要物理量，对于研究材料的热传导特性具有重要意义。
稳态法是一种常用的测量导热系数的方法，通过测量材料在稳定状态下的温度分布和热流量，可以准确计算出导热系数。
二、实验原理稳态法测导热系数的原理基于热传导定律，即热流量与温度梯度成正比。
在实验中，我们使用一个导热材料样品，将其两侧分别加热和冷却，使其达到稳态状态。
通过测量加热侧和冷却侧的温度差以及施加的热流量，可以计算出导热系数。
三、实验装置实验所使用的装置主要包括导热材料样品、热源、冷源、温度传感器和热流量计。
热源和冷源可以是电加热器和冷却水，温度传感器可以是热电偶或者红外测温仪，热流量计可以是热电偶流量计或热平衡法流量计。
四、实验步骤1. 将导热材料样品放置在实验装置中，确保其两侧与热源和冷源接触良好。
2. 施加适当的热流量，保持稳定状态。
3. 使用温度传感器测量加热侧和冷却侧的温度，并记录下来。
4. 根据测得的温度差和施加的热流量，计算出导热系数。
五、实验注意事项1. 确保实验装置的稳定性，避免外界因素对实验结果的影响。
2. 保证导热材料样品的两侧与热源和冷源接触良好，以确保热流量的均匀传导。
3. 使用准确的温度传感器进行测量，并注意测量时的环境温度和湿度。
4. 在进行计算时，要考虑到实验装置的热损失和其他误差。
六、实验结果与讨论根据实验数据计算得到的导热系数可以用于研究材料的热传导性能。
通过对不同材料进行实验测量，可以比较不同材料的导热性能差异，为材料的选择和应用提供参考。
七、实验的局限性与改进方法稳态法测导热系数的实验方法虽然简单易行，但也存在一定的局限性。
例如，在实验过程中可能会受到环境温度和湿度的影响，需要进行相应的修正。
此外，实验装置的热损失和传感器的精度也会对实验结果产生一定的影响。
为了提高实验的准确性和可靠性，可以采取一些改进方法。
例如，在实验过程中可以控制环境温度和湿度，减小外界因素对实验结果的干扰。
实验稳态法测定材料导热系数实验
实验稳态法测定材料导热系数实验一．实验目的1．了解热传导现象的物理过程；2．掌握用稳态平板法测量材料的导热系数； 3．学习用作图法求冷却速率；4．掌握用热电转换方式进行温度测量的方法；二．实验原理导热系数(热导率)是反映材料热性能的物理量，本实验采用的是稳态平板法测量材料的导热系数。
热传导定律指出：如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z0 处取一个垂直截面积dS （如图1所示）。
以dT/dz 表示在Z 处的温度梯度，以dQ/dτ 表示在该处的传热速率（单位时间内通过截面积dS 的热量），那么传导定律可表示成：(S1-1)图1 导热示意图式中的负号表示热量从高温区向低温区传导，式中比例系数λ即为导热系数，可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时间内垂直通过单位面积截面的热量。
利用（S1-1）式测量材料的导热系数λ，需解决的关键问题有两个：一个是在材料内造成一个温度梯度dT/dz ，并确定其数值；另一个是测量材料内由高温区向低温区的传热速率dQ/dτ。
1.温度梯度为了在样品内造成一个温度的梯度分布，可以把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体铜板之间（图2）使两块铜板分别保持在恒定温度T1和T2，就可能在垂直于样品表面的方向上形成温度的梯度分布。
样品厚度可做成h ≤D （样品直径）。
这样，由于样品侧面积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，可以认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导，即只在此方向上有温度梯度。
由于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样品内同一平行平面上各处的温度也相同。
这样只要测出样品的厚度h 和两块铜板的温度dt dsdT dQ Z⋅-=0)(λ板板图2铜板导热示意图T1、T2 ，就可以确定样品内的温度梯度度 (T1-T2)/h 。
当然这需要铜板与样品表面的紧密接触，无缝隙，否则中间的空气层将产生热阻，使得温度梯度测量不准确。
材料导热系数测试实验
东南大学材料科学与工程实验报告学生姓名张沐天班级学号12013317 实验日期批阅教师课程名称资料性能测试实验批他日期实验名称资料导热系数测试实验报成功绩一、实验目的1.掌握稳态法测定资料导热系数的方法2.认识资料导热系数与温度的关系二、实验原理不一样温度的物体拥有不一样的内能，同一个物体不一样地区假如温度不等，则他们热运动的强烈程度不一样，含有的内能也不同样。
这些不一样温度的物体或地区，在互相凑近或接触时，会以传热的形式互换能量。
因为资料相邻部分之间的温差而发生的能量迁徙称为热传导。
在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技术领域中，资料的导热性都是一个重要的问题。
1.资料的导热性及电导率资料的导热系数是指在稳固传热条件下，1m 厚的资料，双侧表面的温差为1K，在 1s 钟内，经过 1m2 面积传达的热量，单位为W/(m ·K) ，也叫热导率。
dTq -λ热导率λ由简化的傅里叶导热定律dx 决定。
2.热传导的物理体制热传导过程就是资料的能量传输过程。
在固体中能量的载体能够有自由电子、声子和光子，所以固体的导热包含电子导热、声子导热和光子导热。
1）电子和声子导热纯金属中主要为电子导热，在合金、半金属或半导体、绝缘体的变化过程中，声子导热所占比率渐渐增大。
2）光子导热固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频次较高的电磁波，此中拥有较强热效应的是波长在 0.4-40pm 间的可见光与部分近红外光的地区，这部分辐射线称为热射线。
热射线的传达过程称为热辐射。
3.影响导热系数的要素1）温度金属以电子导热为主，电子在运动过程中将遇到热运动的原子和各样晶格缺点的阻拦，进而形成对热量传输的阻力。
一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的高升而降低；现在导热系数一般随温度的高升而高升；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。
2）原子构造物质的电子构造对热传导有较大影响。
拥有一个价电子的，导电性能优秀的、德拜温度较高的单质都拥有较高的导热系数。
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。
导热系数的测量实验报告
导热系数的测量实验报告一、实验目的：1.了解导热系数的概念和定义。
2.掌握导热系数的测量方法。
3.熟悉导热系数的影响因素。
二、实验仪器及材料：1.导热系数测量仪：包括加热装置、温度计、样品支架等。
2.导热系数标准样品：如铜、铝等。
3.测温仪：用于测量样品温度。
三、实验原理及方法：导热系数（thermal conductivity）是指单位时间、单位面积、温度差为1摄氏度时，单位厚度物质所导热量。
常用单位为W/(m·K)。
1.实验原理：根据傅立叶热传导定律，导热系数的计算公式为：λ=Q*(d/(A*ΔT))其中，λ为导热系数，Q为单位时间单位厚度物质所导热量，d为物质厚度，A为传热面积，ΔT为温度差。
2.实验方法：（1）测量导热系数仪的加热功率和样品厚度。
（2）连接加热装置和温度计，将样品放在样品支架上。
（3）将样品置于恒定温度环境下，记录样品初始温度。
（4）通过调节加热功率，使样品温度升高一定值，记录此时的时间。
（5）根据测温仪结果计算出样品的导热系数。
四、实验步骤：1.根据实验原理设置导热系数仪的参数。
2.将所选样品（如铝）放在样品支架上，并记录样品的厚度。
3.连接加热装置和温度计，校准温度计。
4.将样品置于恒定温度环境中，记录样品的初始温度。
5.通过调节加热功率，使样品温度升高一定值（如10℃），记录此时的时间。
6.根据测温仪结果，计算出样品的导热系数。
7.重复2-6步骤，三次测量后取平均值。
五、实验数据及结果：样品：铝厚度：2.5cm初始温度：25℃升温时间：300s根据计算公式，可得到样品的导热系数为：λ=Q*(d/(A*ΔT))=Q*(0.025/(1*10))取三次实验的结果求平均值，最终得到样品铝的导热系数为0.15W/(m·K)。
六、误差分析：1.温度测量误差：由于温度计精度有限，测量结果可能存在误差。
2.加热功率测量误差：加热装置的功率测量也可能存在误差，会影响导热系数测量的准确性。
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东南大学材料科学与工程
实验报告
学生姓名 张沐天 班级学号 实验日期 批改教师
课程名称 材料性能测试实验 批改日期 实验名称 材料导热系数测试实验 报告成绩
一、实验目的
1.掌握稳态法测定材料导热系数的方法
2.了解材料导热系数与温度的关系
二、实验原理
不同温度的物体具有不同的内能，同一个物体不同区域如果温度不等，则他们热运动的激烈程度不同，含有的内能也不相同。
这些不同温度的物体或区域，在相互靠近或接触时，会以传热的形式交换能量。
由于材料相邻部分之间的温差而发生的能量迁移称为热传导。
在热能工程、制冷技术、工业炉设计等一系列技术领域中，材料的导热性都是一个重要的问题。
1.材料的导热性及电导率
材料的导热系数是指在稳定传热条件下，1m 厚的材料，两侧表面的温差为1K ，在1s 钟内，通过1m2面积传递的热量，单位为 W/(m ·K)，也叫热导率。
热导率λ由简化的傅里叶导热定律
dx dT -q λ 决定。
2.热传导的物理机制
热传导过程就是材料的能量传输过程。
在固体中能量的载体可以有自由电子、声子和光子，因此固体的导热包括电子导热、声子导热和光子导热。
1）电子和声子导热
纯金属中主要为电子导热，在合金、半金属或半导体、绝缘体的变化过程中，声子导热所占比例逐渐增大。
2）光子导热
固体中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变会辐射出频率较高的电磁波，其中具有较强热效应的是波长在间的可见光与部分近红外光的区域，这部分辐射线称为热射线。
热射线的传递过程称为热辐射。
3.影响导热系数的因素
1）温度
金属以电子导热为主，电子在运动过程中将受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡，从而形成对热量传输的阻力。
一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低；而今导热系数一般随温度的升高而升高；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。
2）原子结构
物质的电子结构对热传导有较大影响。
具有一个价电子的，导电性能良好的、德拜温度较
高的单质都具有较高的导热系数。
3）成分和晶体结构
合金中加入杂质元素将提高热阻，使导热系数降低。
杂志原子与基体金属的结构差异较大的元素，对基体导热系数的影响也较大。
4）压强，密度，气孔率等
压强，密度，气孔率等因素也会对材料的导热系数产生影响，影响材料导热系数的因素是复杂的。
4.导热系数的测试方法
根据试样内温度场是否随时间改变可将固体的导热分为稳定导热和不稳定导热。
测量导热系数的方法也分为两大类：稳态法和动态法。
1）稳态法
稳态法是根据傅立叶方程直接测量导热系数，但温度范围与导热系数范围较窄，主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。
稳态法可分为热流法（直接法、比较法）、保护热流法、热板法等测试方法。
2）动态法
动态法使用范围较为宽广，适合于高导热系数材料以及高温下的测试，其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法（ Flash Method，有时也称为激光法，激光闪射法），也是本次实验使用的方法。
闪光法的优点为要求的样品尺寸较小，测量范围宽广，可测量除绝热材料以外的绝大部分材料，特别适合于中高导热系数材料的测量。
除常规的固体片状材料测试外，通过使用合适的夹具或样品容器并选用合适的热学计算模型，还可测量诸如液体、粉末、纤维、薄膜、熔融金属、基体上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热传导性能。
三、实验仪器与装置
ZSCH LFA 467金属高温导热系数测试仪
2.保护气体
3.游标卡尺
ZSCH激光导热仪样品支架
5.实验样品
四、实验步骤及测量数据
1.选择合适的样品支架，安装合适大小的试样
2.打开保护气体
3.开启计算机，启动计算机，进入导热系数测试程序
4.设置加热温度及其他参数，开始实验
5.试验结束后，自动得到导热系数测试结果
6.进行分析
五、实验数据与处理
1.PV塑料
2.紫铜
3.Q235钢
六、实验结果与讨论
1.简述金属、非金属建筑材料、气体导热性能差异大的原因。
答：金属主要是通过电子导热来传热，而非金属建筑材料大多为绝缘体，主要导热形式为声子导热，电子导热效率要远远优于声子导热，所以金属材料导热性能优于非金属建筑材料。
气体的对流加快了热传递，其导热系数是非常高的；但是依旧不能和电子导热相提并
论，所以金属的导热性能强于气体，但是无机非金属和气体导热性能大小无法确定，还需根据具体的材料进行分析
2.计算紫铜、Q235钢、塑料的热扩散系数
答：紫铜的热扩散系数为：
塑料的热扩散系数为：
Q235钢的热扩散系数为：
3.分析温度对热扩散系数的影响
答：温度对各类绝热材料导热系数均有直接影响，温度提高，材料导热系数上升。
因为温度升高时，材料固体分子的热运动增强，同时材料孔隙中空气的导热和孔壁间的辐射作用也有所增加。
但这种影响，在温度为0-50℃范围内并不显着，只有对处于高温或负温下的材料，才要考虑温度的影响。
金属以电子导热为主，电子在运动过程中将受到热运动的原子和各种晶格缺陷的阻挡，从而形成对热量传输的阻力。
一般来说，纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低；而今导热系数一般随温度的升高而升高；玻璃体的导热系数则一般随温度的降低而减小。