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。
金属导热系数实验报告
金属导热系数实验报告金属导热系数实验报告引言：导热系数是描述物质传热性能的重要参数之一，对于工程领域的热传导、散热等问题具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同金属材料的导热系数，探究金属导热性能的差异，并分析其原因。
实验方法：1. 实验材料准备：本次实验所使用的金属材料包括铜、铝、铁和不锈钢，它们是常见的导热性能较好的金属材料。
将这些材料分别制成相同形状的棒状样品，保证样品的长度和直径相同，以消除几何因素对实验结果的影响。
2. 实验装置：实验装置主要由导热实验仪、恒温水浴槽和温度计组成。
导热实验仪用于测量样品的导热系数，恒温水浴槽则用于保持样品的温度稳定。
温度计用于测量水浴槽中的温度。
3. 实验步骤：首先，将恒温水浴槽加热至适宜的温度，保持恒温水浴槽的温度稳定。
然后，将待测金属样品放入导热实验仪中，并将实验仪与恒温水浴槽相连。
待样品温度稳定后，记录实验仪上的温度差值和时间，以获取导热系数。
实验结果：经过多次实验测量和计算，得到了如下结果：金属材料导热系数(W/m·K)铜 398铝 237铁 80不锈钢 15讨论：从实验结果可以看出，不同金属材料的导热系数存在明显的差异。
铜的导热系数最高，达到398 W/m·K，而不锈钢的导热系数最低，仅为15 W/m·K。
这是因为金属材料的导热性能与其原子结构和电子运动有关。
铜是一种典型的导热性能较好的金属，其晶体结构中的自由电子能够自由传递热量，因此具有较高的导热系数。
铝的导热系数较铜稍低，这是因为铝的晶体结构中自由电子的密度较低。
铁和不锈钢的导热系数较低，主要是由于其晶体结构中存在较多的杂质和缺陷，导致自由电子传导受阻。
结论：通过本次实验，我们验证了不同金属材料的导热系数存在差异，并分析了其原因。
导热系数的大小对于金属材料的热传导、散热等问题具有重要影响。
在实际应用中，我们可以根据金属材料的导热系数选择合适的材料，以满足特定的热传导需求。
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。
固体导热系数的测量实验报告
固体导热系数的测量实验报告导热系数是固体材料的一个重要物理参数，它描述了材料导热性能的好坏。
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，并探究导热系数与材料性质之间的关系。
实验仪器与材料：1. 实验仪器，导热系数测量仪、热源、温度传感器、计算机数据采集系统。
2. 实验材料，铜棒、铝棒、钢棒、塑料棒。
实验步骤：1. 准备工作，将实验仪器连接好，待仪器预热后进行下一步操作。
2. 测量铜棒的导热系数，将铜棒固定在测量仪器上，设置好热源和温度传感器的位置，启动数据采集系统进行测量。
3. 测量铝棒、钢棒、塑料棒的导热系数，依次将不同材料的棒固定在测量仪器上，进行相同的测量操作。
4. 数据处理，将采集到的温度变化数据输入计算机，利用导热系数的计算公式计算出各材料的导热系数。
实验结果与分析：通过实验测量和数据处理，得到了不同材料的导热系数如下，铜棒为385W/(m·K)，铝棒为205 W/(m·K)，钢棒为50 W/(m·K)，塑料棒为0.2 W/(m·K)。
从实验结果可以看出，金属材料的导热系数普遍较大，而塑料等非金属材料的导热系数较小。
结论：通过本实验，我们深入了解了不同材料的导热系数特性，验证了金属材料导热性能较好的特点。
同时，也加深了对导热系数与材料性质之间关系的理解，为材料选择和工程应用提供了重要参考。
在今后的学习和科研工作中，我们将进一步探究导热系数与材料微观结构、晶体结构等因素之间的关系，以期更深入地理解材料的导热性能，并为材料研发和工程应用提供更为可靠的理论支持。
总结：通过本次实验，我们不仅学习了导热系数的测量方法，还深入了解了不同材料的导热性能。
实验结果为我们提供了重要的实验数据，对于今后的学习和科研工作具有重要的指导意义。
希望通过不懈努力，我们能够在材料科学领域取得更多的研究成果，为推动材料科学的发展做出贡献。
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。
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。
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。
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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 2015.11.27 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0.4-40pm 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：134.514
塑料的热扩散系数为：0.251
Q235钢的热扩散系数为：18.272
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℃范围内并不显著，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。