稳态法测量不良导体导热系数摘要：导热系数是反映材料导热性能的物理量，在加热器、散热器、导热管道、冰箱制造、建筑保温隔热设计等领域都波及该设计参数材料的导热系数与材料的容量、空隙率、湿度、温度等因素有关，不不小于0.25W/m·K的材料为绝热材料导热系数的测量措施有稳态法和动态法两类，本实验采用稳态法核心词：稳态法 导热系数 热流量 比热容 冷却速率 Steady method for measuring the poor conductor coefficient of thermal conductivity Abstract: the coefficient of thermal conductivity is reflect material thermal conductivity physical quantities, in the heater, radiator, thermal pipe, refrigerator manufacture, construction insulation design, and other fields involve the design parameters. The thermal conductivity of materials and the capacity of the materials, pore ratio and other factors, such as temperature, humidity, less than 0.25 W/m k. materials for insulation. Coefficient of thermal conductivity measurement method is steady method and dynamic method two kinds, this experiment used steady state law.Keywords: Steady state law Coefficient of thermal conductivity Heat flow Specific heat let Cooling rate【实验目的】1. 学习用稳态法测量不良导体的导热系数。
2. 理解物体热传导的规律实验原理】1. 将厚度为h，截面积为S 的物体作为待测样品，运用热源看待测样品加热，当达到稳定状态后样品温度高的一面温度为Q1，温度低的一面温度为Q2设在时间Δ△t 内，由温度高的一面传向温度低的一面的热量为ΔQ实验证明，传递的热量ΔQ 与样品截面积S的大小及温度梯度（θ1-θ2）/h 和时间Δt 成正比，即 ΔQ=λSΔt（θ1-θ2）/h 将上述公式改写成傅里叶导热方程式即热传导的基本公式：为传热速率λ为该物质的热导率，（又称导热系数），与材料性质有关λ在数值上等于相距单位厚度的两平面，温度相差1 个单位时，在单位时间内通过单位面积的热量；其单位为瓦特每米开尔文即W/（m·K）2. 本实验装置如图（1）所示，在支架D上先后放上圆铜盘P、待测样品（圆盘形橡皮板） B 和厚底紫铜圆筒A在A 的上方用红外灯L 加热，使样品上、下表面各维持稳定的温度，它们的数值分别用安插在A、P 侧面深孔中的热电偶E 来测量E 的冷端浸入盛于杜瓦瓶H 内的冰水混合物中G 为双向开关，用以变换上、下热电偶的测量回路。
数字式电压表F 用以测量温差电动势由式（1）可知，单位时间内通过待测样单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为式中RB 为圆盘样品的半径，hB 为样品厚度当传热达到稳定状态时，θ1 和θ2 温度值稳定不变由于样品的厚度hB<
然而，在观测样品稳态传热时，P 盘的上面（面积为πRP2）是被样品覆盖着的考虑到物体的冷却速率与它的表面积正比，则稳态时铜盘散热速率的体现式应修正如下：3. 热电偶冷端温度为0℃，对一定材料的热电偶，当温度变化范畴不太大时，其温差电动势（单位为mv）与待测温度（单位为℃）的比值是一常数因而用（4）式计算时可直接以电动势值代表温度值实验内容】1. 安顿圆筒、圆盘时，须使放置热电偶的洞孔与杜瓦瓶、数字毫伏计位于同一侧热电偶插入小孔时，要抹上些硅油，并插到洞孔底部，使热电偶测温端与铜盘接触良好热电偶冷端插在滴有硅油的细波管内，再将波管浸入冰水混合物中2. 根据稳态法，必须得到稳定的温度分布，这就要等待较长的时间，为了提高效率，可先将红外灯的电源电压升高到180～200V，加热约20min 后再降至130～150V然后，每隔2～5min 读一下温度示值，如在10min 内样品上、下表面温度θ1、θ2 示值都不变，即可觉得已达到稳定状态记录稳态时θ1、θ2 值.3. 移去样品，再加热当铜盘温度比θ2 高出10℃左右时，移去圆筒A，让铜盘P 自然冷却每隔30s 读一次P 盘的温度示值，最后选用邻近θ2 的测量数据来求出冷却速率4. 样品圆盘B 和铜盘P 的各几何尺寸，均可用游标尺及螺旋测微计多次测量取平均。
铜盘的质量已刻在铜盘上5. 本实验选用铜-康铜热电偶测温度，温差100℃时，其温差电动势约4.2mV，故应配用量程0～10mV、并能读到0.01 mV 的数字电压表数据表格】1.观测与否达到稳定的温度分布2. 测量黄铜盘在稳态值附近的散热速率3. 测量各物理量黄铜盘 m= g, C= DP=2RP= cm, hp= cm橡皮盘 DB= cm, hb= cm【注意事项】本实验规定得到稳定的温度分布，须等待较长时间，故规定在阅读资料的同步，先按照实验内容2 的规定对样品加热否则有也许在规定期间内完不成实验实验数据记录与数据解决】在实验中，当温度T1、T2不变时，取走样品B，让A底直接与P盘接触加热，使P盘的温度上升到比T2高十度左右，再将A、B取走让P盘自然冷却，测量相隔30s的温度值，只比T1低5℃左右止，然后以时间t为横坐标，温度T为纵坐标，绘制冷却曲线，曲线上相相应于T2的斜率，即为P盘在温度T2时的冷却速度1） 自行登记表格，涉及各次测量的铜盘、样品盘的尺寸、质量等2） 绘出P盘的冷却速率图(用坐标纸或用计算机自己作图，自己准备坐标纸)3） 计算不拟定度，对测量成果予以评价【数据解决】样品：橡皮； 室温：；散热盘比热容（紫铜）：C=385； 散热盘质量：；散热盘厚度(多次测量取平均值)：表1 散热盘厚度（不同位置测量）/7．637．627．737．617．737．65因此散热盘的厚度：＝7.66mm；散热盘半径(多次测量取平均值)：表2 散热盘直径（不同角度测量）/130.00129.98130.00129.99130.01130.00因此散热盘的半径：＝65.00mm；橡皮样品厚度（多次测量取平均值）:表3 橡皮样品厚度（不同位置测量）/8.078.078.068.058.058.06因此橡皮样品的厚度：＝8.06mm；橡皮样品直径（多次测量取平均值）:表4 橡皮样品直径（不同角度测量）/129．22128．82128．92129．16129．00128．99因此橡皮样品的直径：＝129.02mm；稳态时(10分钟内温度基本保持不变)，样品上表面的温度示值，样品下表面温度示值；每隔10秒记录一次散热盘冷却时的温度示值如表5：表5 散热盘自然冷却时温度记录/47.947.447.046.546.045.545.1/44.744.243.843.443.042.642.2作冷却曲线得到：取临近温度的测量数据求出冷却速率。
或者用镜尺法求出冷却速率）将以上数据代入公式（6）计算得到：查阅有关资料知，橡皮在的条件下测定导热系数为思考题】1． 应用稳态法与否可以测量良导体的导热系数？如可以，对实验样品有什么规定？实验措施与测不良导体有什么区别？2． 什么是镜尺法？镜尺法画切线运用了什么原理？【总结与提高】这一次做实验让我受益匪浅，让我意识到理论的实践的差距，想要把理论和实际相结合有诸多的技术层面的问题要解决我们不能仅仅只停留在课堂上对理论知识的学习，更要自己亲手去做、去实践，有时候一种很简朴的模型，在实验中却是非常的复杂，由于理论往往是抱负的，但是实际过程中存在相称多的例如热传递、摩擦等不拟定的误差，实验要做的就是要把这些误差减少到最小达到我们想要的成果在做实验之前，一定要将课本上的知识吃透，由于这是做实验的基本，否则，教师在解说时就会听不懂，这将使你在做实验时的难度加大，挥霍做实验的珍贵时间做实验时一定要亲力亲为，务必要将每个环节每个细节弄清晰，弄明白，实验后还要复习，思考，这样，你的印象才深刻，记得才牢，否则，过后不久你就会忘得一干二净改善意见及创新见解】（1）本实验采用自带的电扇散热，散热效果太低，影响实验数据的测量，可以改用通有过冷流体的水管通过装置的措施来散热。
（2）散热铜板的导热效果一般，可以采用导热效果更好的金属或复合材料来替代铜板参照文献】《大学生物理实验》 《工程热力学》 《一般高等教育“十一五”国家级规划教材：材料热学》 《一般高等教育“十一五”国家级规划教材：热学》。