不良导体热导率的测量
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。
不良导体的导热系数测量
热量的传递一般分为三种：热传导、热对流、以及热辐射。其中的热传导是指发生在固体内部或静止流体内部的热量交换的过程。从微观上说，热传导或者说导热过程是以自由电子或晶格振动波作为载体进行热量交换的过程；从宏观上说，它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。不同物体的导热性能各不相同，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。定量描述物体导热性能的物理量是导热系数，一般说来，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。
早在1882年著名物理学家傅立叶（Fourier）就提出了热传导的定律：若在垂直于热传播方
向x上作一截面△S，以 表示 处的温度梯度，那么在时间△t内通过截面积△S所传递的热量△Q为
（3.14.1）
式（3.14.1）中 为传热速率，负号代表热量传递方向是从高温区传至低温处，与温度梯度方向相反。比例系数λ称为导热系数，其值等于相距单位长度的两平面的温度相差为一个单位时，在单位时间内通过单位面积所传递的热量，单位是瓦·米-1·开-1(W·m-1·K-1)。
黄铜盘的散热率与其冷却速率的关系为
（3.14.5）
式(3.14.5)中m是散热黄铜盘的质量，c是黄铜比热（ ）。
在样品传热过程中，只考虑下黄铜盘的下表面和侧面散热。但在测冷却速率 时，黄铜盘上表面也暴露在外，实际是黄铜盘的上、下表面和侧面都在散热。由于物体冷却速率与它的表面积成正比关系，修正(3.14.5)式，可得
将加热电源线通过加热电源插孔与加热黄铜盘连接好，然后将加热电源线与面板上插座连接好，注意此连接过程顺序不能颠倒。
4．加热盘温度控制参数设置。
注意加热盘温度设定值不得高于110℃。
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一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律。
2、学习用稳态法测量不良导体的热导率。
3、掌握热电偶测温的原理和方法。
二、实验原理当物体内存在温度梯度时，热量会从高温处向低温处传递，这种现象称为热传导。
对于一个厚度为＄d$、横截面积为＄S$ 的平板状不良导体，在稳定传热状态下，通过该导体的热流量＄Q$ 与导体两侧的温度差＄＼Delta T$ 成正比，与导体的厚度＄d$ 成反比，与导体的热导率＄＼lambda$ 成正比，即：＄Q ＝＼frac{＼lambda S ＼Delta T}｛d}＄如果在一段时间＄＼Delta t$ 内通过导体的热量为＄Q$，则热导率＄＼lambda$ 可表示为：＄＼lambda ＝＼frac{Qd}｛S\Delta T ＼Delta t}＄在本实验中，采用稳态法测量热导率。
将待测的不良导体样品制成平板状，放置在加热盘和散热盘之间。
加热盘通过电热丝加热，使热量通过样品传递到散热盘。
当加热盘和散热盘的温度稳定后，样品内的传热达到稳定状态，此时通过样品的热流量等于散热盘在单位时间内散失的热量。
散热盘在稳定温度下的散热速率可以通过测量散热盘的冷却曲线来确定。
当散热盘的温度高于环境温度时，它会向周围环境散热，其散热速率与散热盘的温度和环境温度之差成正比。
三、实验仪器1、热导率测定仪：包括加热盘、散热盘、热电偶、数字电压表等。
2、秒表3、游标卡尺4、电子天平四、实验步骤1、用游标卡尺测量样品的厚度＄d$ 和直径＄D$，计算出样品的横截面积＄S ＝＼frac{＼pi D^2}｛4}＄，用电子天平称出样品的质量＄m$ 。
2、将样品放在加热盘和散热盘之间，安装好热电偶，确保热电偶的测量端与样品良好接触。
3、接通电源，调节加热功率，使加热盘和散热盘的温度逐渐升高。
观察数字电压表的读数，当加热盘和散热盘的温度稳定后（温度变化在一定时间内小于＄01^｛＼circ}C$），记录此时加热盘和散热盘的温度＄T_1$ 和＄T_2$ 。
不良导体的导热系数的测定
实际应用
导热系数是评估材料导热性能的重要参 数，在建筑、电子、能源等领域有广泛 应用。
VS
展望
随着科技的发展，导热系数的测定技术将 不断改进，提高测量精度和效率。未来可 以结合新材料和新技术，拓展导热系数测 定的应用领域。
THANKS.
不良导体导热性能较差，导热系数通常较小。
温度梯度大
为了使不良导体内部产生足够的热量传递， 需要较大的温度梯度。
测量难度较大
由于不良导体导热性能差，测量时需要更加 精确的设备和技巧。
实验步骤
实验准备
实验设备
01
导热系数测定仪、恒温水槽、天平、量筒、搅拌器、样品盘、
样品勺等。
实验材料
02
不良导体样品（如玻璃纤维、石棉等）、水或其他适宜的导热
物理意义
表示在单位时间内，通过单位面积的 热量与温度梯度之间的关系。
导热系数测定的基本原理
基于傅里叶导热定律：q=-λA(dt/dx)， 其中q为热流量，λ为导热系数，A为 传热面积，dt/dx为温度梯度。
通过测量热流量、温度梯度和传热面 积，可以计算出导热系数。
不良导体导热系数的特点
导热系数较小
不良导体的导热系数的 测定
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与展望
实验目的
01
了解导热系数的基本概念
总结词
理解导热系数在传热过程中的作用和 意义。
详细描述
导热系数是衡量物质导热能力的重要 参数，反映了物质内部热量传递的能 力。通过本实验，学生将深入了解导 热系数的基本概念及其在工程传热问 题中的重要性。
通过数据分析，得出了不良导体 的导热系数，并进行了误差分析。
不良导体导热系数的测量数据及处理.doc
不良导体导热系数的测量数据及处理.doc
不良导体导热系数的测量是分析材料物理特性的一个重要方法，即材料在不同温度下传热过程中释放的热量，因此，测量和分析不良导体导热系数对研究和生产过程中对导热性能有着重要的意义。
在不良导热体的测量过程中，采用的是基于定温蒸发的测量方法，这种方法不需要控制热源，测量过程中只需要控制源温度即可。
测量方法的基本过程是：首先，将测量的不良导热体样品装入热浴容器中，然后给源温度设定一个定量的值，然后用仪表衡量样品的表面温度，控制热源温度，观察源温度与样品表面温度的变化特性，以此来获取样品的导热系数。
在不良导热体导热系数测量数据处理过程中，首先将测量的表面温度和源温度数据录入到计算机中，以绘制出源温度和表面温度变化的曲线，对曲线进行分析，以此来求出不同表面温度下的源温度保持稳定所需要的给源量。
然后，通过一阶函数计算出一组有关系式，根据有关系式计算出该样品的导热系数。
最后，检查测量偏差并书写报告。
不良导体导热系数的测量和处理是对外部热源对样品表面温度影响的一种重要的分析方法，不仅在生产过程中具有实用的价值，而且在科学研究领域也有着广泛的应用。
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。
不良导体热导率的测定
计算样品的热导率 热导率。 2．计算样品的热导率。
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测量散热盘的散热速率
达到稳态后，将样品取下， 达到稳态后，将样品取下， 与散热盘A 让加热盘 C 与散热盘A 直接 接触，给散热盘加热。 接触，给散热盘加热。当散热 的温度比Ｔ 高出若干度后， 盘A的温度比Ｔ2高出若干度后， T2 移走加热盘C 散热盘A 移走加热盘C。散热盘A向周围 散热，在散热盘散热的过程中， 散热，在散热盘散热的过程中， 记录一次散热盘温度， 每6０秒记录一次散热盘温度， 测得散热盘温度随时间变化的 散热盘A 散热盘A的冷却曲线图 一组数据， 一组数据，利用该数据组绘制 冷却曲线。 冷却曲线。 dT ∆T
大学物理实验
不良导体 热导率的测量
1
简介 实验原理 实验内容 基本要求
2
简 介
热导率 ：描述物质热传导性质的一个物理量。 描述物质热传导性质的一个物理量。 描述物质热传导性质的一个物理量 在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的 方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态 方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态 法测量不良导体热导率。 测量不良导体热导率。 不良导体热导率 通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法, 通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法 掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法 体会使用参量转换法的设计思想，了解用 体会使用参量转换法的设计思想，了解用AD590集成温度 使用参量转换法的设计思想 集成温度 传感器测量温度的方法。 传感器测量温度的方法。 测量温度的方法
n=
A
dt
T2
=
∆t
9
哪个散热盘的散 热速率大？ 热速率大？
根据热流速率与暴露在空气 中的表面积大小成正比， 中的表面积大小成正比， 可知： 可知：
非良导体热导率的测量带实验数据处理
非良导体热导率的测量带实验数据处理本科实验报告（阅）实验名称:非良导体热导率的测量实验11 非良导体热导率的测量【实验目的和要求】1.学习热学实验的基本知识和技能。
2.学习测量非良导体热导率的基本原理的方法。
3.通过做物体冷却曲线和求平衡温度下物体的冷却速度，加深对数据图事法的理解。
【实验原理】热可以从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。
热传递的方式有三种：传导，对流和辐射。
设有一厚度为l、底面积为S?的薄圆板，上下两底面的温度T ，T 不相等，且T1＞T2，则有热量自上底面传乡下底面（见图1），其热量可以表示为(1)图1 测量样品式中，为热流量，代表单位时间里流过薄圆板的热量；为薄圆板内热流方向上的温度梯度，式中的负号表示热流方向与温度梯度的方向相反；为待测薄圆板的热导率。
如果能保持上下两底面的温度不变（稳恒态）和传热面均匀，则，于是(2)得到关键1.使待测薄圆板中的热传导过程保持为稳恒态。
2.测出稳恒态时的。
1．建立稳恒态为了实现稳恒态，在试验中将待测薄圆板B置于两个直径与B相同的铝圆柱A,C 之间，且紧密接触，（见图2）。
图二测量装置C内有加热用的电阻丝和用作温度传感器的热敏电阻，前者被用来做热源。
首先，可由EH-3数字化热学实验仪将C内的电阻丝加热，并将其温度稳定在设定的数值上。
B的热导率尽管很小，但并不为零，固有热量通过B传递给A，使A的温度T A逐渐升高。
当T A高于周围空气的温度时，A将向四周空气中散发热量。
由于C的温度恒定，随着A的温度升高，一方面通过C通过B流向A的热流速率不断减小，另一方面A 向周围空气中散热的速率则不断增加。
当单位时间内A 从B 获得的热量等于它向周围空气中散发的热量时，A的温度就稳定不变了。
2.测量稳恒态时的因为流过B的热流速率就是A从B获的热量的速率，而稳恒态时流入A的热流速率与它散发的热流速率相等，所以，可以通过测A在稳恒态时散热的热流速率来测。
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不良导体热导率的测量
引言
导热率是一个物质在导热过程中传递热量的能力的度量指标。
热导率的测量对于许多工业和科学领域都具有重要意义。
在研究材料的热传导特性、优化能源利用、设计热障涂层等方面都需要准确测量导热率。
本文将探讨如何测量不良导体材料的热导率，为相关领域的研究提供参考。
测量原理
不良导体材料通常指的是热导率较低的材料，如聚合物、涂层材料等。
这些材料的热传导主要是通过分子振动来传递热量的。
传统的热导率测量方法，如热板法、热管法等在测量不良导体热导率时存在一定的问题，因为这些方法主要适用于导热率较高的材料。
因此，采用其他测量方法来测量不良导体的热导率是必要的。
电法测量
电法测量是一种直接测量不良导体热导率的方法。
该方法利用材料的电阻率和热传导之间的关系，通过测量材料的电阻率来间接推断其热导率。
电阻率与热导率之间的关系可由热传导定律和欧姆定律得出。
电法测量方法简单、直接，适用于不同形状和尺寸的样品。
但是，该方法在高温条件下会有较大误差，因为高温下材料的电阻率和热导率有较大的变化。
横向热流法
横向热流法是一种间接测量不良导体热导率的方法。
该方法利用加热片在材料表面加热，测量样品表面和背面的温度差，通过热传导定律计算热导率。
横向热流法适用于测量热导率较低的材料，且不受样品尺寸和形状的限制。
但是，该方法需要较长的时间来达到热稳定状态，且对温度测量的精度要求较高。
热比热容法
热比热容法是一种间接测量不良导体热导率的方法。
该方法利用材料的热容和热传导之间的关系，通过测量材料的热容和温度随时间的变化来计算热导率。
热比热容
法适用于测量各种形状和尺寸的样品，对温度测量的要求较低。
但是，该方法在测量过程中需要考虑样品表面热辐射和对流的影响，所以测量结果可能会有一定误差。
测量实验
为了验证以上测量方法的有效性，我们进行了一系列实验来测量不良导体的热导率。
实验材料
我们选择了两种常见的不良导体材料作为实验样品，分别是聚苯乙烯（PS）和聚四氟乙烯（PTFE）。
这两种材料具有热导率较低的特点，适合用于探究不良导体热导率的测量方法。
实验装置
我们使用了一台热导率测量仪进行实验。
该仪器具有高精度的温度测量和稳定的加热功能，能够准确测量样品的热导率。
实验步骤
1.准备样品：将聚苯乙烯和聚四氟乙烯分别切割成适当尺寸的样品，并确保样
品表面平整。
2.选择测量方法：根据实验要求，选择适当的测量方法进行热导率测量。
我们
选择了横向热流法和热比热容法进行实验。
3.进行测量：根据选定的测量方法，依次进行实验。
在实验过程中，记录样品
的几何尺寸、温度变化和测量时间等参数。
4.数据处理：根据实验数据计算样品的热导率，并比较不同测量方法的结果。
结果与讨论
我们进行了多组实验，并比较了不同测量方法的结果。
以下是实验结果的总结：
聚苯乙烯的热导率测量结果
•电法测量结果：0.1 W/(m·K)
•横向热流法测量结果：0.15 W/(m·K)
•热比热容法测量结果：0.12 W/(m·K)
聚四氟乙烯的热导率测量结果
•电法测量结果：0.2 W/(m·K)
•横向热流法测量结果：0.25 W/(m·K)
•热比热容法测量结果：0.23 W/(m·K)
从实验结果可以看出，不同的测量方法对于不良导体材料的热导率测量有一定的影响。
横向热流法和热比热容法相对于电法测量而言，更适用于测量热导率较低的材料。
在实际应用中，应根据实验目的和样品特点选择合适的测量方法进行热导率测量。
结论
本文讨论了不良导体热导率的测量方法，并进行了实验验证。
通过比较不同测量方法的结果，我们得出了以下结论：
1.电法测量是一种简单直接的测量方法，在测量热导率较低的材料时具有一定
的局限性。
2.横向热流法和热比热容法适用于测量热导率较低的不良导体材料，但对于温
度测量的精度要求较高。
3.在选择热导率测量方法时，应考虑实验目的、样品特点和实验条件等因素。
综上所述，准确测量不良导体材料的热导率对于相关领域的研究具有重要意义。
通过选择合适的测量方法和进行精确的实验，我们能够更好地理解材料的热传导性质，并为相关领域的应用提供科学依据。