导热系数的测量实验报告.docx

导热系数的测量
【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。
【实验仪器】
导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤（公用）、杜瓦瓶、秒表、 待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块
【实验原理】
根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为 h、
温度分别为Ti、T2的平行平面（设Ti>TO,若平面面积均为S,在 t时间内通过面积S
的热量Q免租下述表达式:
(3-26-1)
S(「T2)
h
式中，一Q为热流量； 即为该物质的导热系数， 在数值上等于相距单位长度的两平面
t
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 K）。
在支架上先放上圆铜盘P,在P的上面放上待测样品B,再把带发热器的圆铜盘 A放 在B上，发热器通电后，热量从 A盘传到B盘，再传到P盘，由于A,P都是良导体，其 温度即可以代表B盘上、下表面的温度Ti、T2, Ti、T2分别插入A P盘边缘小孔的热电偶 E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关 G
切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1 ）可以知道，单位时间 内通过待测样品B任一圆截面的热流量为
— （Tl T2） RB （3-26-2）
t hB
式中，吊为样品的半径，hB为样品的厚度。当热传导达到稳定状态时， Ti和T2的值不变，
遇事通过B盘上表面的热流量与由铜盘 P向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜
盘P在稳定温度T2的散热速率来求出热流量 —。实验中，在读得稳定时Ti和T2后，即
t
可将B盘移去，而使A盘的底面与铜盘P直接接触。当铜盘P的温度上升到高于稳定时 的T2值若干摄氏度后，在将 A移开，让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的冷却速率丄| ,而me」 ,就是铜盘P在温度为T2时的散
t It t2 t t t2
热速率。但要注意，这样求出的
T是铜盘P在完全表面暴露于空气中的冷却速率,
其散热表面积为2 RB 2 Rphp。然而，在观察测量样品的稳态传热时， P盘的上表面是 被样品覆盖着的，并未向外界散热，所以当样品盘 B达到稳定状态时，散热面积仅为：
Rp 2 Rphp。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，在稳态是铜盘散热速率的
表达式应作如下修正：
2
(3-26-3)
(3-26-4)
Q T ( Rp 2 Rphp)
me— 2 t t T T2 (2 Rp 2 Rphp)
将式(3-26-3 )代入(3-26-2)，得
T (Rp 2hp)hB 1
me— 2
t t t2 (2Rp 2hp)(T! T2) Rb
【实验内容】
1、 测量p盘和待测样品的直径、厚度，测 p盘的质量。要求：
用游标卡尺测量待测样品直径和厚度，各测 5次。
用游标卡尺测量p盘的直径和厚度，测5次，按平均值计算p盘的质量。
用电子秤称出p盘的质量、
2、 不良导体导热系数的测量
实验时，先将待测样品放在散热盘 p上面，然后将发热盘A放在样品盘B上方， 并用固定螺母固定在机架上，再调节三个螺旋头，使样品盘的上下两个表面与发 热盘和散