物理实验教学示范中心 实验4导热系数的测定 杭州电手科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 实验4 导热系数的测定
物理实验教学示范中心 前言 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 问题与讨论 杭州电学科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 前言 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 问题与讨论
物理实验教掌示范中心 前言 导热系数（热导率）是反映材料导热性能的一个重 要参数，在科学实验和工程技术中都要涉及这个参数。 材料按导热性能，可分为良导体和不良导体，通常导电 材料大部分是热的良导体。导热系数的测定大体上分为 稳态法和动态法。稳态平板法是测量不良导体导热系数 的一种常用方法，该法也可测量良导体的导热系数。本 实验采用稳态平板法测量材料导热系数。 杭州电子科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 导热系数（热导率）是反映材料导热性能的一个重 要参数，在科学实验和工程技术中都要涉及这个参数。 材料按导热性能，可分为良导体和不良导体，通常导电 材料大部分是热的良导体。导热系数的测定大体上分为 稳态法和动态法。稳态平板法是测量不良导体导热系数 的一种常用方法，该法也可测量良导体的导热系数。本 实验采用稳态平板法测量材料导热系数。 前言
物理实验煞单示范中心 实验目的 1、了解热传导的基本规律，掌握稳态平板法测 材料导热系数的方法。 2、利用物体的散热速率求传热速率。 3、学会用热电偶测量温度。 杭州电学科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 实验目的 1、了解热传导的基本规律，掌握稳态平板法测 材料导热系数的方法。 2、利用物体的散热速率求传热速率。 3、学会用热电偶测量温度
物理奥验煞学示萸中化 实验原理 1.热传导定律 当物体内部各处的温度不均匀时，就会有热量从温 度较高处传递到温度较低处，这种现象叫热传导现象。 傅里叶提出：如果热量沿着x方向传导，那么在x轴上任 意位置x,处取一个垂直截面△S (如图)，以红表示在x处 △s 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 杭州电子科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 1. 热传导定律 当物体内部各处的温度不均匀时，就会有热量从温 度较高处传递到温度较低处，这种现象叫热传导现象。 傅里叶提出:如果热量沿着x方向传导，那么在x轴上任 意位置x0处取一个垂直截面△S （如图），以 表示在x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 实验原理 dx dT
物理实验煞单示范中心 T S dx 这就是傅立叶热传导定律。 式中负号表示热量从高温区向低稳区传导（即传导 的方向与温度梯度的方向相反)。式中比例系数) 即为导热系数，它表示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(Wm1.)。 杭州电乎科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 这就是傅立叶热传导定律。 式中负号表示热量从高温区向低稳区传导（即传导 的方向与温度梯度的方向相反）。式中比例系数 即为导热系数，它表示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）。 S dx dT t = − Q
物理奥验煞学示萸中化 2.稳态法测传热速率 测量样品导热系数的实验装置如图 热量 截面面积S 发热盘（黄铜盘） 样品 散热盘（黄铜盘) 待测样品上下表面与发热盘和散热盘紧密接触，热量由 发热盘通过样品上表面传入，并由样品下表面向散热盘 散发。 杭州电子科技大缪
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 2.稳态法测传热速率 待测样品上下表面与发热盘和散热盘紧密接触，热量由 发热盘通过样品上表面传入，并由样品下表面向散热盘 散发。 样品 发热盘 （黄铜盘） 散热盘（黄铜盘） 截面面积S h1 热量 测量样品导热系数的实验装置如图
物理实验敦堂示范中心 当样品上下表面温度可以认为是均匀分布，且样品 盘厚度h不很大可忽略样品侧面散热的影响时，傅立叶 热传导定律可改写为： △Q=T-As △t 当T1、T2稳定时，通过样品的传热率和黄铜盘向 侧面和下表面的散热率相同。 杭州电乎科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 当样品上下表面温度可以认为是均匀分布，且样品 盘厚度h1不很大可忽略样品侧面散热的影响时，傅立叶 热传导定律可改写为： S h T T t − = 1 Q 1 2 当T1、T2稳定时，通过样品的传热率和黄铜盘向 侧面和下表面的散热率相同
物理奥验煞学示萸中化 △Q △q △t T=Tio △tT2=T20 式中4Q是样品的传热速率，0是黄铜盘的散热速率， T10、T20是热稳态样品上下表面温度。由此可知，只要 求得热稳态时黄铜盘的散热速率，即可求得样品的导 热系数)。 黄铜盘的散热速率： △T △t2=T2o △t\T2=T2o 杭州电子科牧大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 1 1 0 2 2 0 Q T T T T t q t = = = 式中 是样品的传热速率， 是黄铜盘的散热速率， T10、T20是热稳态样品上下表面温度。由此可知，只要 求得热稳态时黄铜盘的散热速率 ，即可求得样品的导 热系数。 t Q t q t q 黄铜盘的散热速率： T2 T2 0 T2 T2 0 t T m c t q = = =
物理实验煞单示范中心 式中k △T △tT2=T2o k是黄铜散热盘的冷却速率，m是黄铜盘质量，c是黄 铜比热(c=3.77×102]/kgk)。 那么样品的导热系数 mckh 4mckh λ= s(-T)d2(T-T,) d是样品盘的直径。 杭州电乎科技大学
杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 式中 k是黄铜散热盘的冷却速率，m是黄铜盘质量，c是黄 铜比热（c=3.77102J/kgk）。 T2 T2 0 t T k = = 那么样品的导热系数 ( ) ( ) 1 2 2 1 1 2 1 4 d T T mckh s T T mckh − = − = d是样品盘的直径