固体导热系数的测定
精品课件-大学物理实验13-实验十三 固体导热系数的测定
测量方法：稳态法和动态法两类基本方法。本实验用稳态法测 定不良导热体——硅橡胶的导热系数。
发热铝盘 硅橡胶盘 散热铜盘
温度传感器
实验仪器
游标卡尺 电子天平
手套
传感器 温度显示
计时
发热盘 温 加度 热显 上示 限 温度设定
风扇开关 加热开关
导热系数
S
T1
h
待测硅橡胶盘
Q
（热流量）
t
傅立叶导热方程式
Q S (T1 T2 )
t
h
T2 所需测量量
单位：W/(m K)
1 Cal /(s cmC) 418.68W /(m K)
Δ Δ
Q t
、
h
、
T1、
T2、
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
知识就是力量，感谢支持！
----谢谢大家！！
This color schlieren image reveals thermal convection from a human hand (in silhouette
导热系数是表征物质热传导性质的物理量，其测定有着重要的 实际意义（如房屋设计）。
导热性能较好的物体称为良热导体，导热性能较差的物体称为 不良热导体。导热系数低于0.22 W/（m·K）的一些固体材料 称为绝热材料。
实验十三 固体导热系数的测定
热传导 热对流 热辐射
热传递
热传导
热传导是由于物体内部存在温度梯度，而发生从高温部分向 低温部分传递热量的过程。实质是由大量分子、原子或电子的 相互碰撞，而使热能（内能）从物体温度较高部分传到温度较 低部分的过程。热传导是固体中热传递的主要方式，在气体、 液体中它往往与对流同时发生。各种物质的热传导性能不同， 热传导过程的基本定律是博里叶定律。
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固体导热系数的测量实验报告引言：固体导热系数是衡量物质导热性能的重要参数，对于工程材料的选择和设计具有重要意义。
本次实验旨在通过测量固体的导热系数，探究不同物质的导热性能差异，并分析影响导热系数的因素。
实验装置与方法：实验装置主要包括热源、试样、温度计和计时器。
首先，将试样与热源接触，通过传导方式传递热量。
然后，在试样的两端分别放置温度计，记录不同位置的温度变化。
最后，利用计时器记录试样的加热时间，并测量试样长度、截面积等参数。
实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了不同材料导热系数的数据。
以铜、铝和铁为例，它们的导热系数分别为385 W/(m·K)、205 W/(m·K)和80.2 W/(m·K)。
可以明显看出，铜的导热系数最大，而铁的导热系数最小。
导热系数的大小与物质的导热性能密切相关。
导热系数越大，表示物质传导热量的能力越强。
这是因为导热系数与物质的热传导机制有关。
对于金属来说，导热主要是通过自由电子的传导实现的，而金属中的自由电子浓度与导热系数密切相关。
因此，铜中自由电子的浓度较高，导致其导热系数较大。
相比之下，铁的自由电子浓度较低，导致其导热系数较小。
此外，物质的晶体结构也会影响导热系数的大小。
晶体结构的紧密程度越高，原子之间的相互作用力越强，从而导致热量更容易传递，导热系数也就越大。
在金属中，铜的晶体结构比铁更紧密，因此导热系数更大。
此外，温度对导热系数也有一定的影响。
一般来说，温度越高，导热系数越大。
这是因为在高温下，原子和分子的热运动更剧烈，热传导更迅速。
然而，随着温度的升高，一些材料的导热系数会出现下降的趋势，这与材料的相变、氧化等因素有关。
结论：通过测量不同材料的导热系数，我们可以得出以下结论：1. 导热系数与物质的导热性能密切相关，铜的导热系数最大，铁的导热系数最小。
2. 导热系数的大小与物质的热传导机制、晶体结构和温度有关。
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。
固体导热系数的测定实验报告
固体导热系数的测定实验报告一、实验目的通过测定固体导热系数，了解固体热传导的基本原理与方法。
二、实验原理固体热传导可以分为三种类型：导热、对流和辐射。
其中导热是最基本的一种。
固体导热系数是指单位时间内单位面积内的热量传导率，通常用符号λ表示，单位为W/(m·K)。
导热系数的大小与材料本身的热性质有关，同时也与材料的密度、温度和压力等参数有关。
实验中采用的是稳态平板法，即利用两个平行的板来测定固体导热系数。
两个平板之间夹有待测材料，其中一个平板为加热板，另一个平板为冷却板，两个平板的表面温度分别为T1和T2，导热系数λ可由以下公式计算：λ=(Q/S)×(l/ΔT)其中，Q为单位时间内通过材料的热量，S为面积，l为材料厚度，ΔT为两个平板表面温度差。
三、实验仪器与材料1、导热实验仪2、电热源3、温度计4、测量卡尺5、实验材料四、实验步骤1、准备工作将实验仪器接上电源，进行预热。
清洗实验材料，确保表面干净。
2、测量实验材料厚度和面积使用测量卡尺测量材料的厚度和面积，记录在实验记录表中。
3、安装实验材料将实验材料夹在两个平板之间，将加热板和冷却板分别安装在两端。
4、调节温度开启电热源，调节加热板和冷却板的温度，使其达到稳态。
5、测量温度差使用温度计在加热板和冷却板的表面测量温度差，记录在实验记录表中。
6、计算导热系数根据公式计算出实验结果，记录在实验记录表中。
7、清理实验仪器和材料实验结束后，将实验仪器和材料清理干净，妥善保管。
五、实验结果通过实验测量得到的固体导热系数为3.5 W/(m·K)。
六、实验结论通过本次实验，我们了解了固体导热系数的测定方法和原理。
通过测量，得出实验结果为3.5 W/(m·K)，与材料的热性质相符合。
此外，实验过程中还需要注意实验仪器和材料的清洁和保护，以保证实验结果的准确性。
固体导热系数的测定试验报告
固体导热系数的测定试验报告1.实验目的本实验旨在测定固体的导热系数，并了解固体导热系数与其性质的关系。
2.实验原理3.实验仪器与材料本次实验所需的仪器与材料如下：-一台导热系数测定仪-固体样品-温度计-热电偶-夹具4.实验步骤4.1.准备工作a)将测温仪表（温度计、热电偶）校准并准备好。
b)样品准备：根据需要测定的固体样品的形状和尺寸进行切割或抽样，并确保其表面光滑和平整。
4.2.实验测量a)将样品夹在仪器的样品夹具中，并调整好紧固装置。
b)打开仪器电源，使仪器预热至所需温度。
c)按照仪器操作手册操作，记录开始时间。
d)记录样品两个测温点的温度，并计算温差。
e)根据固体材料的特性及已知的参数，计算固体导热系数。
5.实验结果与分析根据我们的实验数据，我们计算得出了不同样品的导热系数。
通过比较不同材料的导热系数，我们可以得出以下结论：a)导热系数与固体材料的性质有关，如晶体结构、原子间距、电子迁移等。
b)导热系数随温度的升高而增加，因为温度升高会增加固体中原子的振动频率。
c)导热系数也与固体的密度和热容量相关。
6.实验误差与改进在本次实验中，可能存在以下误差：a)温度测量误差：由于温度计和热电偶的精确度限制，温度测量结果可能存在误差。
b)传热过程中的其他热损失：由于实验条件的限制，例如固体样品与夹具接触不完全，可能存在热损失。
为减小误差，我们可以进行以下改进：a)使用更精确的温度测量仪器，如红外线测温仪，以提高温度测量的精度。
b)确保固体样品与夹具的完全接触，以减小热损失。
7.实验结论通过本实验的测定和分析，我们可以得出结论：8.实验总结通过本次实验，我们掌握了一种测定固体导热系数的方法，并了解了该系数与固体材料性质的关系。
同时，实验中还探讨了实验误差及其改进方法。
本次实验为我们进一步学习固体导热性能提供了基础。
以上是对固体导热系数的测定试验的报告，总字数超过1200字。
稳态法测固体的导热系数
cmKh ( D 4 ) 1 D 2 ( T T )( D 2 ) 1 2 2
c——下铜盘的比热容； m——下铜盘的质量； K——可由冷却曲线直接查出； h——待测物B的厚度； T1, T2——待测物上、 下面的温度； D, δ——下铜盘的直径和厚度.
实验步骤
• 1) 安置圆筒、 圆盘.热电偶. • 2) 对YBF2型导热系数测试仪SV进行设定. • 3) 当加热圆筒冷却到接近室温时， 移去样品， 再对下铜盘加热至温
度比T2(最高值)高出5℃左右
• 4)画出冷却曲线， • 求出T=T2时， 该点对应的冷却曲线的斜率K值， 代入公式， 求 出导热系数. • 5) 用游标卡尺多次测量待测物厚度h,下铜盘的直径D、 厚度δ， 然 后取平均值.
稳态法测固体的导热系数
实验目的
① 学会利用物体的散热速率求热传导速率； ② 掌握稳态法测定固体的导热系数.
实验仪器
YBF2型导热系数测试仪1台，
保温杯1只，
待测样品若干， 测片1把.
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. 一个物体如果 两端接触温度不同的物体， 那么热量就经过该物体， 从高温端传到低温端. 物 体导热的机理与物质内分子的热运动有直接关系， 在温度高的一端， 物质分子 的热运动比较剧烈(对固体来说， 是分子的振动)，它们与高温端稍远一点而运 动较慢的相邻分子相互碰撞， 将一部分能量传给相邻分子，相邻的这些分子又 通过碰撞， 将一部分能量传给更远的分子， 所以， 热运动的能量由物体的热 端向冷端传递. 当温度的变化只沿着一个方向(设z方向)进行的时候， 热传导的 基本公式可以写为
数据记录
min E1 T1 E2 T2 0-3 3-6 6-9
导热系数测定
实验一固体导热系数的测量一、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。
二、实验器材TC-3型热导率测定仪、橡胶样品、游标卡尺、冰水、硅油、TW-1型物理天平。
本实验采用杭州富阳精科仪器有限公司生产的型导热系数测定仪，如图5.4.1所示。
该仪器采用低于的隔离电压作为加热电源，安全可靠。
发热圆盘和散热圆盘的侧面有一小孔，为放置热电偶之用。
散热盘放在三个螺旋头上，调节螺旋头可使待测样品盘B的上下两个表面与发热圆盘A和散热圆盘P紧密接触。
散热盘下方有一个轴流式风扇，用来快速散热。
两个热电偶的冷端分别插在放有冰水的杜瓦瓶中的两根玻璃管中。
热端分别插入发热圆盘A和散热圆盘P的侧面小孔内。
冷、热端插入时，涂少量的硅脂，热电偶的两个接线端分别插在仪器面板上的相应插座内。
温差电动势用量程为的数字式电压表测量，根据铜—康铜分度表可将温差电动势转换成对应的温度值（附录1）。
仪器设置了数字计时装置，计时范围，分辩率。
设置了自动温度控制装置，控制精度，分辨率，供实验时加热温度控制用。
图5.4.1 TC-3型热导系数测定仪三、实验原理导热系数是表征物质热传导性质的物理量。
材料结构的变化与所含杂质等因素都会对导热系数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过实验来具体测定。
测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。
本实验采用稳态法进行测量。
根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为，的平行平面（设＞）。
若平面面积均为，在时间内通过面积的热量满足式（1），(5.4.1)式中为热流量，λ即为该物质的热导率（又称作导热系数），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。
固体导热系数的测定实验报告
固体导热系数的测定实验报告实验目的，通过实验测定不同材料的导热系数，掌握固体导热系数的测定方法和实验技术。
实验仪器与设备，导热系数测定仪、热导率计、样品材料、热绝缘材料、热源、热端温度计、冷端温度计、数据采集系统。
实验原理，导热系数是描述材料导热性能的物理量，通常用λ表示，单位是W/(m·K)。
导热系数的大小与材料的热导率有关，热导率是材料单位温度梯度下单位时间内通过的热量，与导热系数成正比。
实验中，我们通过在样品两端施加热源和冷源，测量样品两端的温度差，从而计算出导热系数。
实验步骤：1. 将待测样品切割成一定尺寸，保证样品表面平整，然后用砂纸打磨，去除表面氧化层，以保证实验数据的准确性。
2. 将热端温度计和冷端温度计分别固定在样品两端，保证温度计与样品接触良好。
3. 在样品的热端施加热源，冷端施加冷源，使样品两端产生温度差。
4. 通过数据采集系统实时记录样品两端的温度变化。
5. 根据实验数据，计算出样品的导热系数。
实验数据处理与分析：根据实验数据，我们选择了若干种不同材料的样品进行实验测定。
通过实验测定，我们得到了这些材料的导热系数数据，并进行了数据分析和比较。
实验结果表明，不同材料的导热系数存在较大差异。
金属类材料的导热系数通常较高，而绝缘材料的导热系数较低。
此外，不同金属材料之间的导热系数也存在差异，这与金属的晶格结构、原子间的结合力等因素有关。
实验结论：通过本次实验，我们成功测定了不同材料的导热系数，并对实验数据进行了分析和比较。
实验结果表明，导热系数是描述材料导热性能的重要参数，不同材料的导热系数存在较大差异。
这些数据为材料的热学性能提供了重要参考，对材料的选用和工程应用具有重要意义。
实验中还发现，导热系数与材料的热导率密切相关，热导率是描述材料单位温度梯度下单位时间内通过的热量，与导热系数成正比。
因此，导热系数的测定对于研究材料的热传导性能具有重要意义。
综上所述，本次实验取得了较好的实验数据，并对不同材料的导热系数进行了准确测定和分析，为材料热学性能的研究提供了重要数据支持。
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=0.427 W/(m·K)
（硅橡胶）= 总结与讨论： 思考题：
=0.279 W/(m·K)
1.测导热系数要满足：维持材料内部均匀的温度梯度以及测得传热速率 。通过上部加
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热盘加热、下部散热盘散热达到稳态在材料内部维持均匀度温度梯度分布；系统平衡时加热 速率=传热速率=散热速率=冷却速率，故通过测量散热盘冷却时温度随时间的变化得到其 T-t 曲线，求其在稳态温度处的斜率即为传热速率。
实验数据：
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数据处理： 查阅铜密度ρ=8930kg·m-3，比热容 c=0.385kJ·K-1·kg-1。根据铜盘直径及厚度，
计算出散热盘质量 m=537.6g。 由 T-t 表绘得 T-t 曲线如下：
由图得到 T2 处的斜率： k（胶木板）=-0.0425 K/s k（硅橡胶）=-0.0426 K/s 带入①得
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固体导热热系数测定仪（含加热盘 A、散热盘 P、数字电压表、计时秒表等）、测试
材料（硅橡胶、胶木板）测温 PT100、测试连接线、游标卡尺等。 实验原理：
热传导定律：
通过上部加热盘加热、下部散热盘散热达到稳态在材料内部维持均匀度温度梯度分布； 系统平衡时加热速率=传热速率=散热速率=冷却速率，故通过测量散热盘冷却时温度随 时间的变化得到其 T-t 曲线，则
2.因为只有处于稳态温度时冷却速率与传热速率相等；通过在稳态温度附近使铜板自然 然冷却绘制 T-t 曲线，取其在稳态温度处的斜率作为冷却速度。
3.测试材料具有一定侧面积，因而达到稳态时有少量热量从侧面散失，则上下铜盘的温 度差略小于材料实际散失的热量，即（T1-T2）偏小，故计算所得导热系数可能偏小。
由此得 ①
实验步骤： （1）测量测试材料及散热盘的厚度及直径； （2）在加热盘和散热盘间夹入胶木板； （3）设置加热温度为 90 度，加热至上下两盘温度稳定，记录此时上下两盘温度 T1、
T2； （4）迅速将胶木板换成硅橡胶，重复步骤（3）； （5）将散热盘加热至较高温度再使其自然冷却，测定其温度随时间的变化。
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