不良导体导热系数的测定实验报告-不良导体实验报告
物理实验报告测量不良导体的导热系数.docx
物理实验报告测量不良导体的导热系数.docx 摘要：本实验是测量不良导体的导热系数实验，主要目的是研究不同材料的导热性质，并通过实验方法测量导热系数。
实验过程中，先选取了两种不同的材料（石棉、灰铸铁）进行实验，然后分别利用导热仪和热传导仪测算材料的导热系数，并计算结果。
结果表明，两种材料的导热系数差别较大，石棉的导热系数远小于灰铸铁的导热系数。
本实验得到的结果对于进一步了解材料的物性能有重要意义。
关键词：导热系数，导热仪，热传导仪，试样，材料引言：导热系数是指在单位时间内，单位面积的材料温度梯度下，单位厚度内热量传递的能力。
导热系数是一个材料对热传导的基本反应，它是材料的一个基本物理参数，不同材料的导热系数大小差别较大，因此对于不同材料的导热系数进行测量具有重要意义。
实验项目：1.测量石棉的导热系数；实验原理：一、导热仪法导热仪法是利用导热仪来测量不同材料的导热系数。
导热仪是一种用于测量导热系数的仪器，利用它可以轻松地测量导热系数，而且测量结果比较精确。
导热仪分为静态导热仪和动态导热仪两种。
静态导热仪是指采用一定时间后的热平衡来测量材料的导热系数，它的原理是利用热传导平衡定理。
热传导平衡定理是指当物体的温度分布达到稳定状态时，所有点的温度分布相同，在每个点上的热流密度相等，因此可以根据热流密度和热传导系数的定义求得导热系数。
动态导热仪是指在一定时间内，通过测量目标材料表面和内部温度的变化来测量材料的导热系数。
动态导热仪具有快速、精确、稳定的特点，可以在室温下测量导热性能。
利用热传导仪测量材料的导热系数时，首先需要将试样放置在热源上，并使热源产生热量。
然后，利用热流计和温度计测量试样内外的温度差，从而计算出材料的导热系数。
实验步骤：1.选定两种不同材料（石棉、灰铸铁）作为试验样品；2.利用切割机将两种材料切割成长方形样品；5.利用计算机软件计算出试样的导热系数。
实验结果：（1）导热仪法：0.004 (W/mK)2.灰铸铁的导热系数：分析：通过实验结果可以看出，石棉的导热系数要小得多，而灰铸铁的导热系数则要大得多。
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实验目的：1.了解不良导体的概念与特性；2.理解热导率的定义与计算方法；3.通过实验测定不良导体的热导率。
实验原理：不良导体是指导热性能较差的材料，其热导率远低于金属等良导体。
热导率是衡量材料导热性能的物理量，通常用λ表示。
热导率的单位为W/(m·K)，表示单位时间内单位长度材料导热的能量。
热流量是指单位时间内通过单位面积传导的热量，可用下式表示：q=λ·ΔT/d其中，q为热流量，λ为热导率，ΔT为温度差，d为热传导路径。
实验中，我们将使用一个热传导装置来测定不良导体的热导率。
具体而言，装置包含一个维持恒定温度的热源和一个铜棒，通过测量铜棒上的温度分布来计算热导率。
实验步骤：1.将热源温度设置为所需温度，保持稳定；2.将铜棒与热源接触，等待一段时间，使铜棒温度达到稳定；3.在铜棒上选取多个位置，使用温度计测量相应位置的温度，记录数据；4.根据测得的温度数据，计算热流量的梯度和热导率。
实验数据：温度测量位置温度（℃）1 202 403 604 805 1006 1207 1408 160实验结果与分析：根据测得的温度数据，我们可以计算出不同位置的温度差ΔT，并根据实验原理中的公式计算出相应位置的热流量q。
通过绘制q与位置之间的关系图，可以得到一个本质上线性的曲线，且曲线的斜率正比于热导率λ。
根据实验数据计算得到的热流量如下：位置热流量（W）1-2 102-3 103-4 104-5 105-6 106-7 107-8 10绘制热流量与位置之间的关系图，可以得到一条直线，从而确定热导率λ。
实验结论：通过本次实验，我们成功地测定了不良导体的热导率。
实验结果表明，不良导体的热导率远低于金属等良导体，这也说明了不良导体在绝缘材料、隔热材料等领域的应用潜力。
同时，通过实验测定的热导率数据，可以进一步分析不良导体的导热特性，为相关领域的热工设计提供依据。
不良导体导热系数的测量实验报告
不良导体导热系数的测量实验报告
实验目的：
1.了解不良导体的特性；
2.测量不良导体的导热系数。
实验原理：
不良导体是指导热性能较差的物质，如木材、塑料等。
导热系数是描述不良导体导热性能的一个物理量，它反映了单位面积、单位厚度、单位温度梯度下热量通过材料传导的能力。
导热系数越小，说明该材料导热性能越差。
实验仪器：
1.不良导体样品；
2.热绝缘材料；
3.热源；
4.温度计；
5.测量仪器。
实验步骤：
1.将热绝缘材料平铺在工作台上，摆放不良导体样品；
2.将热源放置在样品的一侧，使其与材料保持良好的接触；
3.在样品的另一侧放置温度计，用以测量温度变化；
4.开始记录温度的变化，记录一定时间内温度的变化曲线；
5.使用测量仪器测量材料的厚度和面积。
实验数据和结果：
根据记录到的温度数据，可以得到温度随时间的变化曲线。
根据这些数据，可以计算出材料的导热系数。
实验讨论：
在讨论中，可以对不良导体的导热性能进行评估，并分析不同因素对导热系数的影响。
实验总结：
通过本次实验，我们了解了不良导体的特性和导热系数的测量方法。
同时，我们也明白了导热系数与材料导热性能之间的关系。
这对于我们选择材料、设计热工设备等方面都具有重要意义。
不良导体导热系数的测量实验报告
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.导热系数当物体内存在温度梯度时，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: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T 1和T 2时，传热速率为:dQ T i T2S dth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-JT自由散热的温度，一直到其温度低于T 2，可求出铜盘在 T 2附近的冷却速率 -一。
dt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：dQ R R 2h dQ dt R 2R 2h dt式中-Q 为盘自由散热速率。
而对于温度均匀的物体，有dtdQdTme 一 di dt联立得：dQR R 2hdTme — dt R2R 2h dt结合导热系数定义即可得出样品的导热系数表达式。
dQ dtdT dxdS实验内容：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T1=~4. 将电压调到125V左右加热，来回切换观察T1和T2值，若十分钟基本不变（变化小于）则认为达到稳态,记录下T1和T2的值5. 移走样品盘，直接加热A盘，使之比T2高10C （约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T2的前后各6个数据，填入自拟表格数据处理：样品盘质量m 898.5g 上盘稳定温度T1 3.17mV 下盘稳定温度T2 2.56mV样品盘比热容c 0.3709kJ （kg K）1实验前室温T室=21.8 C实验后室温T室=22.6 C几何尺寸均使用游标卡尺测量：自由散热降温时下盘温度:F面先处理几何数据:取 P 0.95, n 3 则 t 0.95 4.30 k p 1.96e ）对上盘稳定温度J ：由于只测量了一次，因此只计算 B 类不确定度a ）对下盘厚度 h A : h A 0.768cm u A/ ： n 0.002/、一3 0.001cm游标卡尺测量：C ,3 仪 0.002cm 由于下盘估因较小而忽略B仪+估=仪 0.002cmU 0.95〔(t °.95U A )22(k P B /C)'.(4.30 0.001)2 (1.96 0.002r. 3)2 0.006cm最后：h A (0.768 0.006) cm P 0.95b)对下盘直径 D A : D A 12.954cm U Ar. n 0.002/ 3 0.001cm游标卡尺测量：C ,3 仪 0.002cm 考虑直径判断误差，取估 0.01cmB 、仪+ 估二 一 0.0022 0.012 0.01cmU 0.95 J(t 0.95u A )2 (k p B /C)2 7(4.30 0.001)2 (1.96 0.01M/3)20.012cm最后：D A (12.954 0.012)cm P 0.95游标卡尺测量：C .3 仪 0.002cm 由于样品质地较软，取估 0.01cm游标卡尺测量：C .3 仪 0.002cm 考虑直径判断误差，且样品较软，取仪+ 估=.0.0022 0.0220.02cmc)对样品盘厚度 h B : h B 0.757cmu A h B /，n 0.003八 3 0.002cmd) U 0.95最后:仪 + 估二 一 0.0022 0.0122t °.95U A )(k p B /C)0.01cm .(4.30 0.002)2(1.96 0.01/3)20.014cmh A (0.757 0.014)cmP 0.95对下盘直径D B : D B12.995cmu A D/、n 0.006/、. 3 0.003cmB0.02cmU0.95 \ (t 0.95u A )22(k p B /C)4.30 0.003)2 (1.96 0.02/ 3)2 0.026cm最后：D B (12.995 0.026)cmP 0.95电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略.仪+ 估=仪0.005mVU0.95 k p B/C 1.96 0.005/3 0.003mV最后：T| (3.17 0.00) mV P 0.95f) 对下盘稳定温度T2 :由于只测量了一次，因此只计算B类不确定度电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略~2 2_B■,仪+ 估二仪0.005mVU0.95 k p B/C 1.96 0.005/3 0.003mV最后：T；(2.56 0.00) mV P 0.951.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t 6 30s 180s)T 0.25mV T 0.02mV u A丁八齐0.02八6 0.008mV电压表测量：C 3 仪0.005mV 对数字万用表估忽略~2 2~B，仪+ 估二仪0.005mV等效测量次数n 6，取P 0.95，则t0.95 2.57 k p 1.96U0.95 J(t0.95U A)2(k p B/C)27(2.57 0.008)2(1.96 0.005/3)20.02mV 最后：T (0.25 0.02)mV P 0.95得出逐差法降温速度: dT"dt0.2578o1.389 10 3mV/s根据公式:2mch B D A 4h AD B(T1 T2) D A 2h A dT dt代入数据:2 0.8985 (0.37093 2103) (0.757 10 2) 12.954 4 0.768 10 3得到:3.14 (12.995 10 2)2(3.17 2.56) 12.954 2 0.768 10 31.389 10 0.240W m由不确定度传递公式:In ,2mclnt ln h B ln D A 4h A 2ln D B ln D A 2h A ln V ln(V1 V2)求微分:dh Bh B2曇D B d D A 2h A d V d(V1V2)D A 2h A V V1V2d D A 4h AD A 4h A 合并同类项:dh B2dD B h B D B (dD AD A 4h Ad D^)(4乩D A 2h A D A 4h A2dh A ) d V D A2h A)VdV d\2V1 V2 V1 V z转化成不确定度:（与半22DAUh A ]2 (L](T(2UD B)2 [ …D B(D A 4hJ(D A 並)(D A 4hJ(D A 2hJ)2得:U 0.039W m 1 K 1P 0.95最后：(0.240 0.039)W m 1 K 1 P 0.95K 2.75 2.371.407 10 3mV/s285.8 15.7根据公式:2mch B D A 4h A dTD B (T 1 T 2) D A 2h A dt代入数据:得到:dT dt2 0.8985 (0.3709103) (0.757 10 2)12.954 4 0.768 10 3 2 23.14 (12.995 10 2)2(3.17 2.56)12.954 2 0.76810 31.407 102•作图法两较远非原始数据点计算斜率:将拟合数据的置信概率伸展为，加入 B 类不确定度并合成:取 P 0.95则 k p 1.960.243W m3.线性回归法 利用计算机自动拟合的数据，有:dT dt3K (1.37 0.02) 10 mV/sP 0.68电压表测量:C 3 由于t 300s ，取仪 0.005/300mV s 1对数字万用表估忽略2 2仪+估二仪0.023110 mV sU o.95 』2U A)2 (k p B/C)27(2 0.02 10 3)2(1.96 0.02 10 3/3)20.04 10 3mV sdT3 1最后：dt (1.37°.。
物理实验报告 测量不良导体的导热系数
物理实验报告测量不良导体的导热系数摘要：本实验通过测量来确定不良导体的导热系数。
实验使用的样品是一只塑料杯，将水倒入塑料杯中，并在杯子的底部固定一块加热器，通过测量上部和下部温度的差异来计算导热系数。
实验结果表明，该杯的导热系数为0.14 W/(m·K)，属于低导热材料。
引言：导热是一种物质从高温区域向低温区域传递热量的能力。
导体的导热系数是衡量导热能力的量。
不良导体在电学上电阻较大，而在导热方面具有低导热系数。
利用导热系数可以确定材料是否适合用于绝缘或隔热材料。
实验步骤：1.将约500毫升的水倒入小塑料杯中，然后固定一块加热器在杯底。
2.将导热计的探头插入杯底离加热器最近的位置，并在杯顶外侧的相同位置插入第二个探头。
3.等待一段时间，直到温度稳定后，读取两个探头的温度并记录下来。
4.重复以上步骤，在杯的不同位置多次测量温度。
5.根据测量结果和相应的方程计算出不良导体的导热系数。
实验结果：本实验测量了不良导体（即小塑料杯）的导热系数。
在测量过程中，使用了加热器和导热计两个重要的工具。
通过将温度探头置于加热器底部和杯顶部两个不同位置，得出了该杯的不同位置的温度分布。
通过分析温度差异，测量出不良导体的导热系数。
本实验得出的测量结果如下，小塑料杯的导热系数为0.14 W/(m·K)。
讨论：根据实验结果，可以看出不良导体在导热方面表现略差。
但是，在一些实际应用中，低导热的物质也具有一定的优势，例如用作绝缘材料、隔热材料等。
在这些应用场合中，导热系数较低的物质是非常重要的。
实验中还需要注意一些问题。
例如，在测量进行中，需要等待一定的时间使温度稳定，并且要确保温度探头与测试杯的接触良好。
此外，在实验前还需要对仪器进行了解，以保证实验过程的准确性和安全性。
不良导体热导率的测定实验报告
不良导热体一般用稳态热流法，条件符合的话也可以使用激光导热法，但是多次测试的结果差异较大。
使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中，样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。
由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同一平面内，各处的温度相同。
扩展资料：
注意事项：
1、注意各仪器间的连线正确，加热盘和散热盘的两个传感器要一一对应，不可互换。
2、温度传感器插入小孔时，要抹些硅油，并使传感器与铜盘接触良好。
3、导热系数测定仪铜盘下方的风扇做强迫对流换热用，可以减少样品侧面与底面的放热比，增加样品内部的温度梯度，从而减小误差，所以实验过程中，风扇一定要打开。
不良导体热导率的测定实验报告
大学物理实验不良导体热导率的测定实验.
不良导体热导率的测定实验.1,本次实验所测量的热导率λ,①实际上就是热容量;②是决定传热状态是否达到稳恒态的物理量;③是由绝缘材料传热性能所决定的物理量,但因要在稳恒态时才能测量,所以λ也与传热状态有关;④是完全由绝缘材料传热性能所决定的物理量,我们在稳恒态进行测量是为了使dT/dl=ΔT/Δl=(T2-T1)/l,这使测量和计算都大大简化,而不能说λ与稳恒态有关.试指出上述4种看法中,哪种正确?2,这种测λ的方法是否适用于测热的良导体?为什么?
4,热导率是一个材料的本征性能.λ= α* Cp * ρ（热扩散系数*热容量*密度）
用稳态法不太合适测量热的良导体,热的良导体热传导性能好,热量容易损失,使物体两表面的温度测量不准确.
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：
1 2
3
4
篇二：物理实验报告测量不良导体的导热系数测量不良导体的导热系数
林一仙
一实验目的
1、用稳态平板法测量不良导体的导热系数
2、用物体的散热速率求传热速率
3、掌握热电偶测量温度的方法
二实验仪器
导热系数仪、杜瓦瓶，热电偶、FPZ-1型多量程直流数字电压表、游标卡尺、停表。
不良导体导热系数实验报告
不良导体导热系数实验报告
非良导体导热系数实验报告
随着石油燃料价格的日益高涨，引起了对可再生能源的日益关注，针对这种情况，关于非良导体导热系数的实验带来了新的研究机会。
非良导体导热系数实验的实施首先需要准备一定的物质基础具备，主要由以下
几个部分组成：一个电热源，有一定功率和温度均匀度的温度计，一个带有温度计探头的导热系统，以及需要测量的非良导体材料。
在实验过程中，先将非良导体材料置于导热系统，并让电热源将其加热，然后采用电测量法记录非良导体材料层所受的热流。
采用这种方法，就可以求出该非良导体材料的导热系数。
本项实验的实施结果显示，该非良导体材料的导热系数偏低，且与常规导体料
的性能相比显示出较低的效率。
这说明，在这种类型的材料中电加热释放的热量有限，无法有效的利用。
从而，当引入可再生能源时，这种电加热方式的效果会降低。
综上所述，本次实验表明，非良导体导热系数远低于常规导体料，因此在引入
可再生能源时，其电加热方式的效果也会收到影响。
未来研究人员可能会将更多精力投入到提高非良导体导热系数方面，从而促进更大程度上的可复用能源应用。
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非金属固体材料导热系数的测量
2004/04
用热线法测量不良导体导热系数是一种广泛使
用的方法，国家对此制定了标准——“非金属固体材
料导热系数的测定——热线法”（GB/T 10297-1998）。
基本原理如图1所示，在匀质均温的物体内部放置一
电阻丝，即热线，对其以恒定功率加热时，热线及其
附近试样的温度将随时间变化。
根据时间与温度的变化关系，可以确定该试样的导热系数。
[1] [原理简述]
由热传导理论[2]可知，恒定功率的热线对匀质物体进行热传导时，可以用一维柱坐标系的
热传导方程对物体的温度场进行描述：r r r
t ∂∂+∂∂=∂∂θθθα1122 （1） 边界条件为：
00
=r θ(t =0，r ≥0)，0=∞r θ(t >0，r =∞)，const.π0
=∂∂-==r r q θ
λ(t >0，r =0)[3] （2）
根据热传导方程和边界条件得到解为：t t
e
q
t
t
r r t d π40
42⎰
-
=
αλ
θ
（3）
其中各物理量含义为，t ：热线的加热时间，单位为s ；r ：距热线的距离，单位为m ；q ：热线单位长度的加热功率，单位为W/m ；t r θ：加热时间t ，距离热线距离r 处的温升，单位为K ；α：试样的热扩散率，单位为m 2/s ；λ：试样的导热系数，单位为W/（m ·K ），对于非金属固体材料，该系数一般小于2 W/（m ·K ）。
假设t r α42
→0，即r →0或αt →∞，利用Euler 公式，忽略展开后二次项以后的各项。
如果
在不同时间t 1、t 2，测的同一点r 处的温升为1t r θ、2
t r θ，则：12ln π41
2
t t q
t t r r λ
θθ=
- （4） 根据（4）可以得到试样的导热系数
()()1
2
1
2
1212ln πL 4ln π4t
t t t r r r r t t IU t t q θθθθλ-=-=
[4]
（5）
（5）式中，I 、U 分别热线的通电电流（单位为A ）和电压（单位为V ），L 为有效加热长度（单位为m ）。
因此，当等时间间隔测量试样的温升时，ln(t 2/t 1)和1
2
t t r r θθ-呈线性关系，据此计算试
样的导热系数。
[实验设计]
实验装置如图2所示。
试样为环氧树脂，有效长度220mm ，直径28mm 。
加热丝为钨杆，直径1mm ，R Wu =0.01650Ω，加热电流3~5A 。
温度测量利用电阻——温度系数（αR =0.00393℃
图1、热线法测定非金属固体材料导热系数
的原理示意图
试样
热线
-1
）线性比较好的铜丝进行，关系式为：
R Cu =R 0(1+αR t ) （6）
R 0为0℃时的电阻值。
铜丝直径0.21mm ，为保证基本不产生热效应，宜选择小工作电流（<2mA ），当试样温度变化时，铜丝电压也随之变化。
增加铜丝绕制匝数或减小直径，可以获得较大变化的电压值。
[实验步骤]
1． 由于热丝加热和铜丝电阻测量均采用恒流供电，因此要
确定工作电流大小。
特别注意：调节电流时，恒流源不
能开路调节（否则P out ，电源会烧毁）。
2． 将加热丝和采样小电阻串入大电流恒流源，120mV 电压
表检测大恒流源输出和加热丝工作状态（实验要求加热功率变化小于±1%）。
将测温铜电阻和采样大电阻串入小电流电路，120mV 电压表检测小恒流源输出和铜丝电阻变化。
3． 确定各连线没有问题后，先接通测温电路，再接通加热电路，稳定10分钟左右后开始记录
数据，时间间隔自定，电流稳定性观测间隔约5~10分钟，铜丝电阻测量一般取2~5分钟记录一点，工作过程1~1.5小时。
尽可能保持环境稳定。
[数据处理] 1．数据记录
初始温度t =___℃；单位时间间隔的加热电流、电压，铜丝电流、电压；结束温度t =___℃ 2．实验报告要求：
1) 记录实验仪器规格。
2) 根据初始时环境温度，铜丝的电阻——温度系数、电流和电压值确定的铜丝的R 0。
3) 写出求解环氧树脂导热系数的过程（包括公式推导、数据代入过程等），可以用坐标纸或计
算机处理数据。
4) 分析加热功率是否满足波动小于±1%。
5) 分析改变实验条件，如加热电流、测温电流等，对实验数据的影响。
6) 总结实验的特点及可能产生误差的原因，解决设想。
7) 你是否愿意将此实验该为计算机采集？请与老师联系E-mail: gpl@
参考文献
1． 国家质量技术监督局，“非金属固体材料导热系数的测定——热线法”（GB/T 10297—1998）。
2． 奥齐西克编著，俞昌铭译，《热传导》，高等教育出版社，1983。
3． 朱鹤年编著，《物理实验研究》，清华大学出版社，1994。
4． 杨述武主编，《普通物理实验（四、综合及设计部分）》，高等教育出版社，2000。
图2、实验装置图。