我就是隔壁老王吧
范文一：稳态法测导热系数
五、数据处理
1、在内容三所测数据中，选取稳态温度附近10组数据，用逐差法计算散热盘C在稳态T2附近的冷却速率Vc。
根据选取稳态温度附近10组数据
44.7
44.3
44.1
43.3
42.6
42.2
41.6
41.2
40.8
40.5
由逐差法计算有Vc={(44.7-42.2)+(44.3-41.6)+(44.1-41.2)+(43.3-40.8)+(42.6-40.5)}/(5*2.5)=1.048?/min=0.0175?/s
2、计算出待测样品B的导热系数λ:
λ=,mchB(Rc+2hc)/2πRb? (T1-T2)(Rc+hc),*(?T/?t)
m=0.669kg c=385J/kg*K
样品盘B 直径/cm 9.966 9.950 9.948 9.958 9.956
厚度/cm 0.834 0.832 0.832 0.836 0.832 铜盘C 直径/cm 9.960 9.958 9.980 9.956 9.942
厚度/cm 0.984 0.986 0.982 0.986 0.982 hB=(0.834+0.832+0.832+0.836+0.832)/5=0.8332cm=8.332*10^-3m
Rc=(9.960+9.958+9.980+9.956+9.942)/(2*5)=4.9796cm=4.9796*10^-2m
hc=(0.984+0.986+0.982+0.986+0.982)/5=0.984cm=9.84*10^-3m
Rb=(9.966+9.950+9.948+9.958+9.956)/(2*5)=4.9778cm=4.9778*10^-2m
T1=53.1? T2=42.3?
?T/?t=Vc=0.0175?/s
λ={0.669*385*8.332*10^-3*(4.9796*10^-2+2*9.84*10^-3)/2*3.14*(4.9778*10^-2)?*(53.1-42.3)
( 4.9796*10^-2+9.84*10^-3)}*0.0175=0.261 W/m*K
3、求出环氧盘λ的不确定度，给出结果表达式。(只考虑冷却速率误差) 由于比较复杂，过程见实验报告纸。
可得结果为Uλ=0.036 W/m*K ?λ=0.261?0.036 W/m*K
4、分析误差原因。
测量盘的直径与厚度时由于是人为读数，有读数误差，再有环境误差，盘的质量可能由于多次实验有磨损存在误差等等。
5、所有测量数据都要列表。
(1)、
样品盘B 直径/cm 9.966 9.950 9.948 9.958 9.956
厚度/cm 0.834 0.832 0.832 0.836 0.832 铜盘C 直径/cm 9.960 9.958 9.980 9.956 9.942
厚度/cm 0.984 0.986 0.982 0.986 0.982
(2)、
t/min T2/?
0 12.4 2 13.1 4 14.3 6 16.5 8 19.2 10 22.1 12 24.6 14 26.9 16 29.0 18 30.8 20 32.3 22 33.5 24 34.7 26 35.8 28 36.6 30 37.3 32 38.0 34 38.6 36 39.1 38 39.5 40 39.9 42 40.2 44 40.6 46 40.9 48 40.9 50 41.2 52 41.3 54 41.5 56 41.7 58 41.7 60 41.9 62 42.0 64 42.0 66 42.2 68 42.3 70 42.3 72 42.3 74 42.3 76 42.3 78 42.3
(3)、
t/s T2/?
0 47.3 30 46.9 60 46.3 90 45.8 120 45.4 150 44.9 180 44.7 210 44.3 240 44.1 270 43.3 300 42.6 330 42.2 360 41.6 390 41.2 420 40.8 450 40.5 480 39.9 510 39.5 540 39.2 570 38.8 600 38.4 630 38.0
范文二：稳态法测固体导热系数
天津城市建设学院大学物理实验中心 大学物理实验A 实验教学指导书
稳态法测固体导热系数 【实验目的】
1、了解热传导的物理过程和热电偶的工作原理;
2、掌握稳态法的测量条件和稳态法测导热系数的原理;
3、用稳态法测定出不良导热体的导热系数。
【实验仪器】
导热系数测定仪，如图1所示。
防尘罩
发热盘A
样品B
散热盘P
调节螺杆
时间(s)温度(?)温度控制
图1 导热系数测定仪
【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h、温度分别为 、 TT12
,Q的平行平面(设,)，若平面面积均为S，在,t时间内通过面积S的热量满足下述表达式: TT12
(TT),Q,12S, (1) ,,,th,
,Q,,式中为热流量，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,t
,1,1W,m,K1温度相差个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是 。
PPB实验仪器如图1所示，在支架上先放上圆铜盘，在的上面放上待测样品(圆盘形的不良导体)，
ABBAP再把带发热器的圆铜盘放在上，发热器通电后，热量从A盘传到盘，再传到P盘，由于、盘都
1
天津城市建设学院大学物理实验中心 大学物理实验A 实验教学指导书 是良导体，其温度即可以代表B盘上、下表面的温度、 ， 、分别由插入A、P盘边缘小孔热TTTT1212
电偶E来测量。热电偶的冷端已设计了冰点温度补偿，不必再用杜瓦瓶及冰水混合物。由式(9-1)可知，单位时间内通过待测样品B任一圆截面的热流量为:
T,T(),Q212,,,,,,R (2) BB,th
B式中为样品的半径，为样品的厚度，当热传导达到稳定状态时，、和的值不变，于是通过盘RhTTBB12
PP上表面的热流量与由铜盘向周围环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘在稳定温度时的散热速率T 2
,QBAP来求出热流量 。实验中，在读得稳定时的和后，即可将盘移去，而使盘的底面与铜盘直TT12,t
PAP的温度上升到高于稳定时的值若干摄氏度后，再将圆盘移开，让铜盘自然冷却。观接接触。当盘T2
,T,Q,TTm,C,,察其温度随时间变化情况，然后由此求出铜盘在的冷却速率，而 tTT,TT,T222,t,t,t
PP(为紫铜盘的质量,为铜材的比热容),就是紫铜盘在温度为时的散热速率。但要注意，这样求出的CmT2
,T2P是紫铜盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热表面积为(其中2,,R，2,,R,hPP,t
2P分别为紫铜盘的半径与厚度)。然而，在观察测试样品的稳态传热时，盘的上表面(面积为),RR与hPPP是被样品覆盖着的。考虑到物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时铜盘散热速率的表达式应作如下修正:
2π,R，2π,R,h,Q,T，，PPP (3) ,m,C,,TT,22,t,t，，2π,R，2π,R,hPPP
将式(3)代入式(2)，得:
，，R，2h,h1,TPPB,,m,C,,, (4) ,TT22，，，，22,tR，h,T,T,,R12PPB
【实验内容与步骤】
1、不良导体导热系数的测量
(1) 实验时，先将待测样品盘放在散热盘上面，然后将发热盘放在样品盘上方，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热盘紧密接触，一定要使样品盘、加热盘和散热盘对齐。
(2) 将二个热电偶的热端涂上硅脂后分别插入加热盘和散热盘侧面的小孔中，并分别将热电偶接线连接
2
天津城市建设学院大学物理实验中心 大学物理实验A 实验教学指导书 到仪器面板的传感器?、?上。用专用导线将仪器机箱后部插座与加热组件圆铝板上的插座加以连接。
(3) 接通电源，在“温度控制”仪表上设置加温的上限温度。将加热选择开关由“断”打向“”任1~3意一档，此时指示灯亮，当打向“”档时，加温速度最快，当加热盘的温度达到所设温度时，可将开关打3
向“2”或“1”档，降低加热电压。
(4) 大约40分钟后，加热盘和散热盘的温度不再上升，说明已达到稳态，每隔2分钟记录和值，TT12填入表1。
,T(5) 测量散热盘在稳态值附近的冷却速率()。移开加热盘，取下橡胶盘，并使加热盘的底TT,T22,t
面与散热盘直接接触，当散热盘的温度上升到高于稳态的值若干度后，再将加热盘移开，让散热盘自然冷T2
,T，填入表2。 却。计算散热盘的冷却速率T,T2,t
2、金属导热系数的测量(选作)
(1) 将硬铝样品侧面绝热，样品的上下表面周围分别套一个绝热圆环，置于发热圆盘与散热圆盘之间，两根热电偶分别插入硬铝样品上下表面的小孔内，设定加热盘温度，采用自动控温对样品加热，待样品达到稳定导热状态，记下样品上下表面的温度和的值，然后将其中一个热电偶插入散热盘的小孔内，测出散TT12
热盘的温度。 T3
(2) 移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高出若干，移去加热盘，让散热盘在环境T3
中自然冷却，测出散热盘的冷却速率。
3、空气导热系数的测量(选作)
通过调节三个螺旋头，使发热圆盘与散热圆盘的距离为h ，并用塞尺进行测量(即塞尺的厚度)，此距离即为待测空气层的厚度。注意:由于存在空气对流，所以此距离不宜过大。
【注意事项】
1、热电偶测温点必须与被测物体接触良好。
2、本实验装置呈装配式，实验中又需要不断变换，操作必须小心谨慎。抽出被测样品时，应先旋松加热圆筒侧面的固定螺钉。样品取出后，小心将加热圆筒降下，使发热盘与散热盘接触，注意防止高温烫伤。在测定散热盘的冷却速率时，加热盘升起移开后必须牢牢地固定在机架上，防止实验过程中下滑造成事故。
3、测铜盘的冷却速率一定是在自然对流的条件下。
4、实验结束后，保管好待测样品，不要使样品两端面划伤，影响实验精度。
【数据处理】
3
天津城市建设学院大学物理实验中心 大学物理实验A 实验教学指导书 1、记录稳态时样品盘上、下表面的温度 和。(每隔2分钟记录1次) TT12
表1样品盘上、下表面的温度 和 单位:? TT12
1 2 3 4 5 次数 平均值
温度
T1
T2
,T2. 求散热盘在温度为时的冷却速率TT,T22,t
表2样品上下表面的温度和单位:?TT高低
,tTT高低
T,T,T低高,T,T2,t,t
3. 根据实验结果，计算橡胶的导热系数。
，，R，h,h2,T1PPB,,m,C,,,,TT22，，，，22,tR，h,T,T,,RPP12B 【思考题】
1、测导热系数λ要满足哪些条件,
温度和湿度的相对稳定。
2、测冷却速率时，为什么要在稳态温度T(或T)附近选值,如何计算冷却速率, 23
散热板处于不同温度时,散热速率不同.实验中系统处于稳态时,通过待测样品的传热与散热盘向侧面和下
面的散热率相同,所以测冷却速率时，为什么要在稳态温度T(或T)附近选值 23
3、讨论本实验的误差因素，并说明导热系数可能偏小的原因。 样品表面老化,影响传热
加热板,样品,散热板之间有空隙,影响传热
热电偶热端与发热盘和散热盘接触不良
【参考资料】
1( 教材:大学物理实验，杨广武主编，天津大学出版社2009年3月出版:
P46~51:实验9 导热系数的测量
2( 李恩普. 大学物理实验. 北京:国防工业出版社，2004.
4
天津城市建设学院大学物理实验中心 大学物理实验A 实验教学指导书 3( 方利广. 大学物理实验. 上海:同济大学出版社，2006. 4( 李明. 大学物理实验教程. 杭州:浙江大学出版社，2005. 5( 康垂令. 物理实验. 武汉:武汉理工大学出版社，2009. 6( 段长虹. 大学物理实验. 广州:华南理工大学出版社，2005. 7( 康伟芳. 大学物理实验. 西安:西安电子科技大学出版社，2008.
5
范文三：稳态法测金属导热系数
南昌大学物理实验报告
课程名称： 大学物理实验
实验名称：学院： 前湖学院 专业班级： 15级综合实验班
学生姓名： 于泽尧 学号：5901115068
实验地点： 基础实验大楼103 座位号： 11
实验时间： 第八周星期五下午四点开始
稳态法测量金属导热系数
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，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。 一、 实验目的
用稳态法测定金属良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。 二、 实验仪器
TC-3型导热系数测定仪、杜瓦瓶。 三、 实验原理
1882年法国数学、物理学家傅里叶给出了一个热传导的基本公式——傅里叶导热方程。该方程表明，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间距为h 、温度分别为T 1、T 2的平行平面（设T 1>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：
T -T ?Q
=λS 12 （1-1） ?t h
式中
?Q
为热流量，λ为该物质的热导率（又称作导热系数）。?t
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，
单位时间内通过单位面积的热量，其单位是W/（m ·K ）。
本实验仪器如图8-1所示。在支架D 上先放置散热盘P ，在散热盘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，发电器通电后，热量从A 盘传到B 盘，再传到P 盘，在样品B 上、下分别有一小孔，可用热电偶测出其温度T 1和T 2。由式（1-1）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
T -T ?Q
=λ12
πR B 2 （1-2） ?t h B
式中R B 为样品的半径，h B 为样品上下小孔之间的距离，当热传导达到稳定状态时，T 1和T 2的值不变，于是通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围散热的速率相等，因此，可以通过铜盘P 在稳定温度时的散热速率来求出热流量
?Q
。试验中，在读?t
得稳定时的T 1，T 2和T 3后，即可将B 盘移去，而使A 盘的底面直接与铜盘P 接触。当铜盘P 的温度上升到高于稳定时的值若
干摄氏度后，再将圆盘A 移开，让铜盘P 自然冷却。观察其温度随时间的变化情况，由此求出铜盘的冷却速率。考虑到散热面积的问题，需要对散热面积进行一定的修正。最终的计算公式如下：
λ=mc
(R +2h )? h ?T 1
（1-3） ?t (2R P +2h p )(T 1-T 2) πR B 2
四、 实验内容
1) 先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端，并在金属圆筒两端涂上导热硅胶，然后置于加热盘A 和散热盘P 之间，调节散热盘P 下方的三颗螺丝，使金属圆筒与加热盘A 及散热盘P 紧密接触。
2) 在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端插入杜瓦瓶中，热端分别插入金属圆筒侧面上下的小孔中，并分别将热电偶的接线连接到导热系数测定仪的传感器Ⅰ、Ⅱ上。 3) 接通电源，将加热开关置于高档，当传感器Ⅰ的温度T 1对应的热电势约为3.5mV 时，再将加热开关置于抵挡，约40min 。 4) 待达到稳态时，每隔两分钟记录温度值T 1、T 2。 5) 测量记录散热盘的温度T 3。 6) 测量散热盘P 在稳态附近的散热速率
?T
：移开加热盘A ，?t
先将两侧温热端取下，再将测温端插入散热盘的侧面小孔，取下样品，使加热盘与散热盘直接接触，当散热盘的温度高于稳态值对应的热电势约0.2mV 时，移开加热盘，使散热盘自然冷却，每隔30s 记录一次数据。
五、 数据与结果
C 铜=0.09197cal/(g ℃) 1cal=4.1868J
??????散热盘P ：m=788g ?R p=6.31cm h p=0.69cm ??????金属圆桶B ：?R B=1.95cm h B=9cm
表1
3表2
?=0.51mV ；=0.0019mV/s）
散热速率：Δt1.9?10-3 mV/s（计算得ΔT
Δt?ΔU
?ΔT
六、 数据处理
T 1=2.462mV；T 2=1.89mV λ=mc
ΔT(Rp+2h p) ?h B1
? Δt(2Rp+2h p) (T1?T 2) πRB
=0.4364(cal?cm -1?s -1?℃-1)
=1.827×102(W/(m?K))
九、误差分析：
由给定数据可知，铝的热导率为2.0×102 W/(m?K) ，故本实验存在误差，有以下几点分析：
1. 由于实验装置接触不够紧密，散热面积有所偏差等因素所造成； 2. 实验中所使用的铝纯度及杂质未知；
3. 在实验过程中发现，热电偶的两端在插入时深浅对实验有一定的影响，过程中无法保持在同一深度，故测量的数据可能存在偏差；
附上原始数据：
范文四：稳态法测固体导热系数实验报告
稳态法测固体导热系数实验报告
实验3.05_固体的导热系数的测定
3.5 固体的导热系数的测定
摘要
导热系数是反映物体导热性能的一个物理量，它不仅是评价材
料热学性能的依据，而且是材料在应用时的一个设计依据，在加
热器、散热器、传热管道设计、电冰箱及锅炉制造等工程技术中
都要涉及这个参数。由于导热系数随物质成分、结构及所处环境
的不同而变化，所以确定导热系数的主要途径是用实验的方法。
引言
测定导热系数的方法很多，但可归纳为两类:一类是稳态法，
另一类是动态法。稳态法即先用热源对试样加热，并在样品内形
成稳定温度分布，然后进行测量;在动态法中，待测样品内的温
度随时间而变化。由于稳态法原理简单，操作容易，本实验采用
稳态法测量固体的导热系数。 In this paper
Thermal conductivity of thermal conductivity is reflected object is a physical quantity, it is not only the basis of evaluating material thermal properties, and is a material in the application of a design basis, the heater, radiator, heat transfer pipe design, refrigerators and boiler manufacturing engineering technology should be involved in this parameter. Coefficient of thermal conductivity of the due to the material composition, structure and environment
varies, so to determine the coefficient of thermal conductivity is the main way to use the method of experiment.
The introduction
Determination of the coefficient of thermal conductivity method are many, but can be summarized as two kinds: one kind is the steady state method, another kind is a dynamic method. Steady state method is first used heating heat source to the sample, and form stable temperature distribution inside the sample, then the measurement; In dynamic method, the temperature changes over time within the sample under test. Due to the principle of steady-state method is simple, easy to operate, this experiment adopts the steady method to measure the thermal conductivity of solid.
【实验目的】
1.固体导热系数
2.学会用稳态法测量固体的导热系数。
3.学会用作图法处理数据。
【实验仪器】
YBF-2型导热系数测定仪，保温杯，游标卡尺，橡皮样品，硬铝
样品，绝热圆环。
【实验原理】
1.导热系数
当物体内部温度不均匀时，就会有热量自发地从高温部分向低温部分传递，在物体内部会发生热传导现象。设在物体内部Z=Z0处沿垂直于热量传递方向截取一截面ds，由热传导定律可知，在时间dt内通过截面ds传递的热量为
dT?dQ??????dsdt (3.5.1) ?dz?Z0
dT?表示在Z=Z处的温度梯度，λ为物体的导热系数，或称热导率，它表示在单位温度梯度影响下，单位时间内通过垂直于热量传递方向单位面积的热量，式中?0???dz?Z0
是表征物体导热性能大小的物理量，单位为W/(m?K)。
导热系数的大小与物质的结构、成分以及所处环境温度有关。不同材料具有不同的导热系数，根据导热系数的大小，将固体材料划分为热的良导体和热的不良导体，导热系数大的物体称为热的良导体，导热系数小的物体称为热的不良导体。一般说来，金属的导热系数比非金属的大，为热的良导体，非金属为热的不良导体。
2.稳态平板法测固体的导热系数
稳态法测固体导热系数的实验装置如图3.5.1所示。在支架上依次放散热铜盘、待测样品和加热盘。散热铜盘下面有三个微调螺钉，可以使样品和加热盘、散热盘接触良好。加热盘采用电加热，对加热盘加热,热量通过样品传到散热盘，由散热盘向周围环境散热，当加热速率、传热速率、散热速率相同时，系统达到动态平衡，在样品内形成稳定的温度分布，样品上下表
面的温度可由两根热电偶插入样品上下表面的小孔
内测得。加热盘和散热盘的侧面各有一个小孔，对于
不良导体样品来说，由于加热盘和散热盘都是热的良
导体，其温度可代表样品上下表面的温度，因此，测
不良导体样品上下表面的温度时，由两根热电偶分别
插入加热盘和散热盘的小孔内测定。
将待测样品加工成厚度为h、横截面积为S的平图3.5.1
板状(通常为圆盘)，放在加热盘和散热盘之间(应注意使其接触良好)
，如果样品横截面小于加热盘和散热盘的横截面，可以用两个绝热圆环套在样品的上下表面
上。用加热盘加热样品，使得在样品内形成稳定的温度分布。设稳态时样品上下表面温度分别为T1和T2,若样品侧面绝热，则沿圆盘轴向方向温度是线性下降的，这种情况下认为系统处于一维稳态热传导，由式(3.5.1)可知，在Δt时间内，沿轴向方向通过截面S传递的热量ΔQ为 ?Q??
变换式(3.5.2)得
??T1?T2S??t (3.5.2) hh?Q (3.5.3) ?T1?T2S?t
其中?Q?Q为稳态时样品的传热速率。由上式可知，只要测出h、S及稳态时的T1、T2、，就可求出样品的导热系数λ。h、S、T1、T2都比较容易测量，下面介绍?t?t
?Q的测量。 ?t样品传热速率
样品传热速率是一个无法直接测量的量，测量时设法将其转化为容易直接测量的量。在稳定导热状态下，通过样品的传热速率等于散热盘在稳态时从侧面及下表面的散热速率。为此，待样品达到稳定导热状态后，记下稳态时样品上下表面温度T1、T2及散热盘温度T3(注意:对于不良导体来说，样品下表面温度T2可以认为等于散热盘的温度T3)，拿走样品，让加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高出T3若干(10?C左右)后，移去加热盘，让散热盘在环境中自然冷却，则散热盘在温度T3时的散热速率为 dQ??dT? (3.5.4) ???cm11?????dt?T3?dt?T3'
dT?为散热盘在温度为T时的冷却速率，其值可由散热盘在自然冷却过程中T,t曲线在T处切线的斜率求得。考虑到自然冷却过程，散热盘热量通过其其中?33??dt??T3
上下表面及侧面散热，而稳态热传导过程中，散热盘热量仅由下表面及侧面散热，由于散热速率与散热面积成正比，因此
?R12?2?R1h1R1?2h1?Q?dT??dT? (3.5.5) ???cm???cm1111?????t2R1?2h12?R12?2?R1h1?dt?T3?dt
?T3
R1、h1分别为散热盘的半径及厚度。将上式代入式(3.5.3)得
???R?2h1hc1m1?1
2R1?2h1T1?T2S?dT? (3.5.6) ????dt?T3
本实验用铜,康铜热电偶测温，由于热电动势的大小与温差成正比，因此将热电动势的大小代入上式不影响测量结果,式(3.5.6)
可改写为
???R?2h1hc1m1?12R1?2h1?1??2S?d?? (3.5.7) ????dt??3
ε1、ε2和ε3分别为稳态使插入样品上下表面及散热盘的热电偶热电动势的大小，ε为插入散热盘的热电偶在自然冷却过程中热电动势的大小。
这种测量导热系数的方法要求样品侧面绝热，对于不良导体来说，通常将样品做的很薄，其侧面散热可以忽略不计，但对于金属，由于它是热的良导体，一方面样品不能做的太薄，另一方面其侧面散热不能忽略不计，所以用这种方法测量金属的导热系数时，必须用绝缘材料使其侧面绝热。
【实验内容与步骤】
1.测橡皮样品的导热系数
1.1用游标卡尺测出橡皮样品的直径和厚度，多次测量求其平均值，记下散热盘的几何尺寸、质量(在盘上已标明)，其中铜的比热容为c1?0.385KJ/(Kg?K)。
1.2将样品放在加热盘和散热盘之间，并使它们接触良好，两根热电偶分别插入加热盘和散热盘的小孔内，设定加热盘温度(60?左右)，采用自动控温对样品进行加热，待系统达到稳定导热状态，测样品上下表面的温度?1、?2，多次测量求平均值。
1.3移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高于?2若干(0.1mV)后，移去加热盘，让散热盘在环境中自然冷却，每隔半分钟记录一次散热盘d??。 的温度，做出冷却曲线，求
出????dt??2
1.4计算橡皮样品的导热系数，并分析误差产生的原因。
2.测硬铝样品的导热系数
2.1用游标卡尺测硬铝样品的直径和厚度，多次测量求其平均值。
2.2将硬铝样品侧面绝热，样品的上下表面周围分别套一个绝热圆环，放在加热盘和绝热盘之间，两根热电偶分别插入硬铝样品上下表面的小孔内，设定加热盘温度，采用自动控温对样品加热，待样品达到稳定导热状态，记下样品上下表面的温度?1、?2，然后将其中一个热电偶插入散热盘的小孔内，测出散热盘的温
度?3。
2.3移去样品，用加热盘直接对散热盘加热，待散热盘温度高出?3若干，移去加热盘，让散热盘在环境中自然冷却，测出散热盘温度随时间的变化，作出冷却
d??，计算硬铝样品的导热系数。 曲线，求出????dt??3
【数据记录与处理】
表1 样品盘、散热盘参数
表2 散热时平衡温度
表3 散热曲线数据记录表
篇二:华科物理实验——稳态法侧固体的导热系数
篇三:稳态法测量物体的导热系数——讲义
实验4 稳态法测量物体的导热系数
导热系数是表征物体传热性能的物理量，它与材料本身的性质、
结构、湿度及压力等因素有关。测量导热系数的方法一般分为稳态法和动态法两类。在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，则待测样品内部形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的。本实验采用稳态法。
【实验目的】
(1)了解热传导现象的物理过程;
(2)用稳态法测定热的不良导体??橡胶的导热系数; (3)学习用温度传感器测量温度的方法。
【预习要点】
(1)复习游标卡尺的使用;
(2)热传导的特点是什么,用什么公式描述这一现象,
(3)用稳态法测定不良导体导热系数时，稳态指的是什么,怎样判断是否到达稳态, (4)本实验怎样通过转换法计算传热速率,计算散热速率时，怎样采集和选用实验数据,
【实验原理】
当物体内部温度不均匀时，热量会自动地从高温处传递到低温度处，这种现象称为热传导，它是热交换基本形式之一。设在物体内部垂直于热传导的方向上取相距为h、温度分别为T1、T2的二个平行平面(图4.1)。由于h很小，可认为二平面的面积均为S，则在?t时间内，沿平面S的垂直方向所传递的热量满足下列傅里
叶导热方程式
(T-T2)(4.1) ?Q
=λS1?th
图4.1热传导
上式为热传导的基本公式，由法国数学家、物理学家约瑟夫?傅里叶(Joseph Fourier)导出。
式中比例系数λ称为导热系数，又称热导率，它是表征材料热传导性能的一个重要参数。λ与物体本身材料的性质及温度有关，材料的结构变化与杂质多寡对λ都有明显的影响，同时，环境温度对λ也有影响。在各向异性材料中，即使同一种材料，其各个方向上的λ值也不相等。
由式(4.1)知，导热系数λ在数值上等于两个相距单位长度的平行平面，当温度相差一个单位时，在垂直于热传导方向上单位时间内流过单位面积的热量。在国际单位制中，λ的
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单位是W/m?K，过去也常用非国际单位制cal/s?cm??C，它们之间的换算是
1cal/s?cm??C=418.68W/m?K
实验装置如图4.2所示。固定于底架的三个支架上支撑着一个散热铜盘C，散热盘C以借助底座内的风扇，达到稳定有效的散热。在散热盘上安放待测样品B，样品B上放置加热盘A，加热盘A是由单片机控制的自适应电加热。
加热时，加热盘A的底面直接将热量通过样品上表面传入样品，同时，样品把吸收到的热量通过样品下表面不断地向铜盘C散出，当传入样品的热量等于样品传出的热量时，样品处于稳定的热传导状态，此时样品上、下的温度为一稳定值，上面为T1，下面为T2。根据傅里叶导热方程式，稳态时样品的传热速率为
(T-T2) (4.2) ?Q
=λSB1?thB
图4.2 FD-TC-B 导热系数测定仪装置图
A.加热板;B.待测样品;C.散热铜盘
当样品达到稳态时，通过样品B的传热速率与铜盘C向周围环境的散热速率相等，即在相同的?t时间内，向样品所传递的热量?Q等于铜盘向周围环境所散失的热量?Q散。铜盘在温度降低?T时散失的热量为?Q散=m铜c铜?T，其中m铜和c铜分别为铜盘C的质量和比热。因此，在稳定温度T2附近铜盘的散热速率为?Q散/?t=m铜c铜?T/?t。实验时只要设法获得铜盘的冷却速率?T/?t，即可求得样品的传热速率?Q/?t。
当读得稳态时的温度值T1、T2 后，把样品拿走，让铜盘C与加热板A
的底面直接接
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触，使铜盘的温度上升到高于T2若干度后，移开加热盘，让散热盘在电扇作用下冷却，每隔一定的时间间隔采集一个温度值，
由此求出铜盘C在温度T2附近的冷却速率?T/?t。
由于物体的冷却速率与它的散热面积成正比，考虑到铜盘C散热时，其表面是全部暴露在空气中，即散热面积是上、下表面与侧面，而实验中达到稳态散热时，铜盘C的上表面却是被样品覆盖着的，故需对?T/?t加以修正。修正后，铜盘的散热速率为
?Q散
2
?TπRC+2πRChC?TdC+4hC
=m铜c铜?=m铜c铜?
?t?t2πRC2+2πRChC?t2dC+4hC
因?Q散=?Q，即?Q散/?t=?Q/?t，代入式(5.2)得
λ=m铜c铜
hB?TdC+4hC4
???(4.3) 2?t2dC+4hCT1-T2πdB
式中，dc、hc分别为散热铜盘的直径和厚度;而dB、hB是样品橡胶圆盘的直径与厚度。
【实验仪器】
FD-TC-B型导热系数测定仪装置如图4.2所示,它由电加热器、铜加热盘A、橡胶样品圆盘B、铜散热盘C、支架及调节螺丝、温度传感器以及控温与测温器组成，游标卡尺，电子天平。
【实验内容】
(1) 取下固定螺丝，将橡胶样品放在加热盘与散热盘中间，橡皮
样品要求与加热盘、散热盘完全对准;要求上下绝热薄板对准加热和散热盘。调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘接触良好，但注意不宜过紧或过松;
(2) 按照图4.2所示，插好加热盘的电源插头;再将2根连接线的一端与机壳相连，另一有传感器端插在加热盘和散热盘小孔中，要求传感器完全插入小孔中。在安放加热盘和散热盘时，还应注意使放置传感器的小孔上下对齐。(注意:加热盘和散热盘两个传感器要一一对应，加热盘?“控温”，散热盘_?“测温”)。
(3) 开启电源后，设定加热器控制温度:按升温键左边表显示由B00.0可上升到B80.0
摄氏度。一般设定75C较为适宜。再按确定键，显示变为AXX.X 之值，即表示加热盘此刻的温度值。右边表头显示散热盘的测量温度。打开电扇开关，仪器开始加热。
(4) 加热盘的温度上升到设定温度值时，开始记录散热盘的温度，待在1分钟或更长的时间内加热盘和散热盘的温度值基本不变，可以认为已经达到稳定状态了。
(5) 按复位键停止加热，取走样品，调节三个螺栓使加热盘和散热盘接触良好，使散
热盘温度上升到高于稳态时的T2值10C左右即可。
(6) 移去加热盘，让散热圆盘在风扇作用下冷却，每隔20秒记录一次散热盘的温度示值，直至铜盘温度低于T2 约5~6个数据为止。从记录的数据中取出包含T2的十个连续数据填入下表。作
出温度与时间的关系图，求出直线的斜率?T/?t。
(7) 用游标卡尺测出样品及铜盘的厚度与直径，用电子天平称出铜盘的质量。 (8) 根据所测数据，由式(4.3)求出橡胶的导热系数λ(采用SI制，单位为W/m?K)。
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表4.1铜盘在T
附近自然冷却时的温度示值
表4.2 几何尺寸和质量的测量
【思考题】
(转载于:www.xiElw.coM 写论文 网:稳态法测固体导热系数实验报告)用稳态法测量热的不良导体，实验误差主要来源有哪些?
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范文五：实验八稳态法测橡胶板的导热系数
实验七 稳态法测橡胶板的导热系数 导热系数是描述物质传导热量特性的物理量，其数值大小与物质本身的性质有关，同时还取决于物质的状态。导热系数测定方法一般分为稳态法和动态法两种。XXXXXXXXXXXX 一、实验目的
1.了解热传导的基本规律，掌握稳态法测定不良导体的导热系数的试验方法。 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
二、实验仪器
导热系数测定仪(真空保温杯、样品、温差热电偶、直流数字电压表等XXXXXXXXXXXX。 三、实验原理
热量由物体的高温部分自动地传到低温部分称为热传导。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 1.温度梯度的测量
为了在材料内造成一个温度梯度，可以把样品加工成平板状，并把样品夹在两块热的良导体之间，如图3,7,2所示。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
,Q2.传热速率的测量XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX ,t
四、实验步骤
1.用游标卡尺测量散热盘D和橡胶盘B半径和厚度。
2.安装、调试、熟悉使用导热系数测定仪。XXXXXXXXXXXXXXXXXX 五、数据记录与处理
1.数据记录
(1)散热盘D XXXXXXXXXX
2.数据处理XXXXXXXXXXXXXXXXX
六、参量转换实验法
本实验是典型的参量转换测量实验方法。该实验在设计时，避开了传热速率这个无法测量的量，把它巧妙的转化为对铜板散热速率的测量，进而又把铜板散热速率这个不容易测量的
,T量转化为对铜板冷却速率的测量。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX ,t
七、注意事项
1.当散热板D的温差电动势升到mV时，将电热板的供电电压调至零，一定,,(,，0.07)22
将B盘覆盖在散热盘D的上表面。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
八、思考题
1.分析本实验原理、方法、测量装置及实验结果等方面有什么不足之处，提出如何尽量减少测量误差，提高测量准确度的具体措施及方法。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
