不良热导体导热系数的测定数据处理
不良导体的导热系数的测定
表2.5.2 平衡温度以及冷却时时间、温度记录
热平衡时，加热盘温度T 1
散热盘温度T 2
冷却过程中，数据记录如下：
t i (s)
Ti T T
2
t 15 t 10 t 5
t t 5
T
2
t 10 t 15
(℃)
表2.2
等精度数据
y1
y
2
y
3
y
n
x1
x
2
x3
x
x
n
n i
a y bx b x y xy (x ) x
实验2.5
不良导体导热系数的测定
背景知识
导热系数又称热导率，是表征物质热传导性质 的物理量，测定材料的导热系数在设计和制造加热 器、散热器、传热管道、冰箱、节能房屋等工程技 术及很多科学实验中都有非常重要的应用。
良导体:导热系数大、导热性能好的材料 不良导体:导热系数小、导热性能差的材料
约为不良导体的102～103倍，例如铜为4.0×102 W.m-1.K-1 橡胶为0.22 W.m-1.K-1
考虑到冷却速率还与散热面积成正比， 2.5.5式应 乘以面积因子进行修正，导热系数有
D4 h 4 c m h T （2.5.6） P p B 2 2 D4 h D ( TT ) tT T P p B 1 2 2
其中 D P 为下铜盘半径，hp为下铜 盘厚度
【
实 验 原 理
】
•傅里叶热传导方程
加热 后 S
h T2 图 2.5-1 均匀圆柱体
T 1 T 2 忽略导体的侧面无热量散失， 相同的时间内流过各截面的热 T1 量必然相等，这时整个导体呈 动态热稳定状态。
不良导体的导热系数
【数据表格及数据处理 】
实验数据记录（铜的比热c=0.09097cal· g-1· C-1，比重8.9g/cm3） 散热盘P：质量m= （g） 半径 Rp= (cm)
1 Dp (cm) hp (cm)
2
3
4
5
橡胶盘：半径Rb= (cm)
1
2
3
4
5
DB(cm) hB(cm)
稳态时T1、T2的值（转换见附录1的分度表）T1=
【实验仪器】
不良导体导热系数测定仪 温度计（0~100℃，精确到0.1℃） 铜-康铜热电偶 天平、砝码 秒表
铜-康铜热电偶
ห้องสมุดไป่ตู้
数字电压表
不良导体导热系数测定仪
图3
热电偶
【实验原理】
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L、温 度分别为T1、T2的平行平面(设T1>T2)，若平 面面积均为S，在t时间内通过面积S的热 量Q满足下述表达式： Q T1 T2 S Q t h （1） 式中 t 为热流量， 即为该物的热导率 （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 W m 1 K 1 。
实验中，在读得稳定时的T1和T2 后，即可将B盘移去，而使盘A 的底面与铜盘P直接接触。当盘 P的温度上升到高于稳定时的T 值若干摄氏度后，再将圆盘A移 开，让铜盘P自然冷却。观察其 温度T随时间t变化情况，然后由 此求出铜盘在T2的冷却速率
Q T T T T2 , 而mc T T2 t t t
t
二、金属导热系数的测量 1．将圆柱体金属铝棒（厂家提供）置于发 热圆盘与散热圆盘之间。 2．当发热盘与散热盘达到稳定的温度分布 后，T1、T2值为金属样品上下两个面的温度 此时散热盘P的温度为T3。因此测量P盘的 Q 冷却速度为： t T T3 Q h 1 mc T T 1 由此得到导热系数为 t T1 T2 mR 2 测T3值时可在T1、T2达到稳定时，将插在发 热圆盘与散热圆盘中的热电偶取出，分别插 入金属圆柱体上的上下两孔中进行测量。
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。
不良导体导热系数的测定
不良导体导热系数的测定专业年级： 油气储运04级4班 指导教师： 姚勇 学生姓名（学号）： 李超云（04012408） 许惠敏（04012401） 一、实验目的1、掌握稳态法测不良导体导热系数的方法2、了解物体散热速率与传热速率的关系3、学习用作图法求冷却速率4、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法 二、实验原理当物体内部各处温度不均匀时，就会有热量从温度较高处传向较低处，这种现象称为热传导。
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Z o 处取一个垂直截面积dS ，以Z d dT表示在Z 处的温度梯度，以dtdQ 表示该处的传热速度（单位时间内通过截在积dS 的热量），那么热传导定律可表示成：dQ=－λ（dZdT）Z o dS ·dt （2.3-1） 式中的负号表示热量从高温区向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反），比例数λ即为导热系数，可见导热系数的物理意义：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（2.3-1）式测量材料的导热系数λ，需解决两个关键的问题：一个是如何在材料内造成一个温度梯度Zd dT并确定其数值；另一个是如何测量材料内由高温区向低温区的传热速率dtdQ。
1、关于温度梯度Zd dT 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，如图2.3-1，使两块铜板分别保持在恒定温度T 1和T 2，就可能在垂直于样品表面的方向上形成温度的梯度分布。
若样品厚度远小于样品直径（D h 《），由于样品侧 积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，可以认为热测定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—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T 1、T 2，就可以确定样品内的温度梯度hT T 21-。
二级大物实验报告-不良导体的导热系数
实验题目：不良导体导热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导热系数并利用作图法求冷却速率。
实验原理：1、导热系数导热系数是反映材料热性能的重要物理量。
目前对导热系数的测量均建立在傅立叶热传导定律的基础上。
本实验采用稳态平板法。
根据热传导理论，当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导：dx dt dTdt dQ ⋅-=λ其中λ就是导热系数。
2、不良导体导热系数的测量样品为一平板，当上下表面温度稳定在T 1、T 2，以h B 表示样品高度，S B 表样品底面积：B BS h T T dt dQ⋅-=21λ由于温差稳定，那么可以用A 在T 2附近的dT/dt （冷却速率）求出dQ/dt 。
根据散热速率与散热面积成正比，则dtdQ h R h R dt dQ h R R h R R dt dQ PA A A A P A A A A A A ⋅++=⋅++=2)(2)2(ππ又根据dt dTmc dtdQ P ⋅= 有dtdTh R T T R h R mch A A B A A B ⋅+-+=))((2)2(212πλ从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。
实验内容：1、用游标卡尺测量A 、B 两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）；2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至250V左右进行加热至一定温度（对应T 1电压值大约在3.20-3.40mV ）；3、将电压调至125V 左右，寻找稳定的温度（电压），使得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV ，记录稳定的两个电压值；4、直接加热A 板，使得其温度相对于T 2上升10度左右；5、每隔30s 记录一个温度（电压）值，取相对T 2最近的上下各6个数据正式记录下来；6、整理仪器；数据处理。
实验数据： 几何尺寸测量：A 、B 板的几何尺寸测量结果A 质量m=1108.6g ，比热容c=0.3709kJ/kgK 。
不良导体导热系数的测定
实验 六 不良导体导热系数的测定导热系数(又称热导率)是表征物质材料热传导性质的重要物理量。
材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。
1804年法国物理学家毕奥通过平壁导热实验的结果最早的表述了导热定律。
稍后，1822年法国的傅立叶运用数理的方法，更准确地把它表述为后来称之为傅立叶定律的微分形式，从而奠定了导热理论。
目前测量导热系数的方法都是建立在傅立叶导热定律的基础上。
从测量的方法来说可分为两类：一类是稳态法，另一类是动态法。
在稳态法中，先利用热源在待测样品内部形成一稳定的温度分布，然后进行测量。
在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的。
例如呈周期性的变化等。
本实验采用稳态法进行测量。
【实验目的】（1）学习用稳态法测定材料的导热系数。
（2）学习如何运用实验观测的手段，尽快找到最佳的实验条件和参数，正确测出所需的实验结果的方法。
（3）学习用物体散热速率求热传导速率的实验方法。
（4）学习热电偶的测温原理和方法。
【实验原理】（１） 傅立叶热传导方程1882年法国数学、物理学家傅立叶给出了一个热导体的基本公式——傅立叶导热方程式。
该方程式指出，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1T 、2T 的平行面（设 1T >2T ），若平面面积均为 S ，在d t 时间内通过面积S 的热量d Q 满足下述表达式：dt dQ=hT T S 21-λ, （1） 式中dtdQ为热流量，λ为该物质的热导率（又称导热系数），表明物质导热的能力。
λ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，在单位时间内通过单位面积的热量；其单位为)K m (W。
（2）本实验装置为导热系数测定仪，如图1所示。
本仪器可用于稳态法测量不良导体、金属和气体的导热系数，采用电热板加热、热电偶测温、数字毫伏表测量温差电动势。
它由电加热板、铜加热盘A,橡皮样品圆盘B,铜散热盘C 、样品支架及调节螺丝、风扇、温度传感器以及控温与测温器组成。
热学实验3 不良导体导热系数测定
实验三 不良导体导热系数测定导热系数(热导率)是反映材料热性能的物理量，导热是热交换（导热、对流和辐射）三种基本形式之一，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，要认识导热的本质和特征，就需要了解材料的导热机理。
而目前对导热机理的理解大多数来自固体物理的实验。
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。
因此，材料的导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且与它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。
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测定，因此，在加热器、散热器、管道热传递设计等工程实践中具有实际意义。
1882年法国物理学家约瑟夫·付里叶(Joseph ·Fourier)奠定了热传导理论，目前各种测量导热系数的方法都是建立在傅里叶热传导定律基础之上，从测量方法来说，可分为两大类：稳态法和动态法，本实验采用的是稳态平板法测量材料的导热系数。
【实验目的】1．了解热传导的基本规律及散热速率的概念； 2．学习稳态平板法测定不良导体导热系数；3．掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法。
【实验仪器和用具】智能导热系数测定仪，调压器，热电偶，保温杯，电加热盘，游标卡尺，待测样品。
【实验原理】当温度不同的两个物体相接触，或物体内部温度梯度存在时，物体间或物体内部就会发生热传导现象。
描述热传导规律的基本方程——付里叶方程，即当热流在x 方向流动时，可用一维方程描述，其形式为 ：s xdtdQ d )d d (θλ-= （2-1）其中，dtdQ 为在d t 时间内，热流穿过面元s d 的传热速率，xd d θ是沿面元垂直方向的温度梯度，“—”表示热量传递方向是从高温传向低温方向。
λ为物体的导热系数，其物理含义是：在单位时间内，每单位长度上温度降低1K 时，单位面积上通过的热量。
不良导体导热系数的测定
《基础物理》实验报告学院： 国际软件学院 专业： 软件工程 2010 年 12 月 20 日一、实验目的1）学习平板法测量不良导体导热系数的方法2)掌握在科学实验室平台上利用计算机和热电偶测量温度的方法 3)学习根据动态平衡的原理测定热流速率的方法 二、实验原理 1．稳态平板法。
根据热传导理论，当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导：dx dt dTdt dQ ⋅-=λ其中λ就是导热系数。
2、不良导体导热系数的测量样品为一平板，当上下表面温度稳定在T1、T2，以hB 表示样品高度，SB 表样品底面积：B BS h T T dt dQ⋅-=21λ由于温差稳定，那么可以用A 在T2附近的dT/dt （冷却速率）求出dQ/dt 。
根据散热速率与散热面积成正比，则dt dQ h R h R dt dQ h R R h R R dt dQ PA A A A P A A A A A A ⋅++=⋅++=2)(2)2(ππ又根据dt dTmc dtdQ P ⋅= 有dtdTh R T T R h R mch A A B A A B ⋅+-+=))((2)2(212πλ从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。
三、实验设备及工具导热系数测定仪、杜瓦瓶、电热偶、游标卡尺、直流电压放大器 四、实验内容及原始数据 （一）实验内容1、用游标卡尺测量A 、B 两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）；2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至200V 左右进行加热20分钟左右（对应T1电压值大约在3.20-3.40mV ）；3、将电压调至150V 左右，寻找稳定的温度（电压），使得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV ，记录稳定的两个电压值；4、直接加热A 板，使得其温度相对于T2上升10度左右；5、每隔30s 记录一个温度（电压）值，取相对T2最近的上下各6个数据正式记录下来；6、整理仪器；数据处理。
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不良热导体导热系数的测定数据处理
测定不良热导体导热系数的数据处理可以通过以下步骤进行：
1. 收集实验数据：进行实验时，需要测量不良热导体的温度变化和时间变化。
这可以通过测量试样的温度和时间来完成。
2. 建立温度-时间曲线：根据实测数据，绘制不良热导体试样
的温度-时间曲线。
确保曲线有足够的数据点来反映温度变化
的趋势。
3. 计算导热系数：应用热传导理论，使用已知的传热方程来计算不良热导体的导热系数。
这可以通过将实测数据与传热模型进行比较，拟合最优参数来实现。
4. 验证和分析结果：将计算得到的导热系数与已知的标准值进行比较。
如果结果与标准值相符，说明实验结果可靠。
如果结果与标准值存在较大偏差，可能需要重新检查实验方法或数据处理中的错误。
需要注意的是，不良热导体的导热系数可能会受到多种因素的影响，如材料的性质、温度、压力等。
因此，在进行数据处理时应尽量控制这些因素，并在分析结果时考虑可能的误差来源。