大学物理实验不良导体的热导系数的测量讲义.pdf

不良导体的热导系数的测量

实验简介材料的导热系数是反映材料热性能的物理量，导热机理在很大程度上取决与它的微观结构，热量

的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及自由电子的迁移。导热系数不仅与构成材料的物质种类密

切相关，而且与它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。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，另一类是动态法。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析，然后进行测量。而在动态法中，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。

实验目的了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数并用作图法求冷

却速率。

实验仪器待测橡皮垫、黄铜板、加热铜质圆盘（带隔热层）、红外灯、热电偶、杜瓦瓶、冰水混合物、

0~250V变压器、秒表、游标卡尺等实验原理

1，导热系数

当物体内存在温度梯度时，热量从高温流向低温，谓之热传导或传热，传热速率正比于温度梯度以及

垂直于温度梯度的面积，比例系数为热导系数或导热率：

dS

dQdT1

（）

dtdx

2，不良导体导热系数的测量

厚度为h、截面面积为S的平板形样品（橡胶板）夹在加热圆盘和黄铜盘之间。热量由加热盘传

入。加热盘和黄铜盘上各有一小孔，热电偶可插入孔内测量温度，两面高低温度恒定为T和T时，传热

12

速率为

dQ

dt

2）

由于传热速率很难测量，但当T和T稳定时，传入橡胶板的热量应等于它向周围的散热

12

量。这时移去橡胶板，使加热盘与铜盘直接接触，将铜盘加热到高于T约10度，然后再移

2

去加热盘，让黄铜盘全表面自由放热。每隔30秒记录铜盘的温度，一直到其温度低于T，据此求出铜盘

2

在T附近的冷却速率。

2dT

dt铜盘在稳态传热时，通过其下表面和侧面对外放热；而移去加热

盘和橡胶板后是通过上下表面以及侧面放热。物体的散热速率应与它们的散热面积成正比，

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