2024年4月15日发(作者：出凌翠)
导热系数的测量
导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热
性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来
说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热
系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结 构变化都会明显影响
导热系数的数值，所以在科学实验和工程设计中，所用材料的 导热系数都需要用实验的方法精确测定。
一．实验目的
1
．用稳态平板法测量材料的导热系数。
2
．利用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存 在的缺点。
二．实验原理
热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。
单位时间内通过某一截面积的热量
dQ/dt
是一个无法直接测定的量， 我们设法将这
个量转化为较容易测量的量。为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高 温侧铜板加热，热量
通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周 围环境散出。单位时间通过截面的热流量
为：
当加热速率、 传热速率与散热速率相等时， 系统就达到一个动态平衡， 称之为稳态， 在稳态温度
T2
下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。但是，铜板 的散热速率也不易测量，还需要进一
步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与
此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率 这样，只要测量低温侧铜板
冷却速率（温度变化率）
dQ/dt
二
-mcdT/dt
式中的
m
为铜板的质量，
C
为铜板的比 热容，负号表示
热量向低温方向传递。 由于质量容易直接测量，
C
为常量，这样
对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。铜板的冷却速率 可以这样测量：在达
到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温
度高于稳态温度
T2
（大约高出
10
C
左右），再让其在环境中自然冷却，直到温度 低于
T2
，测出 温
度在大于
T2
到小于
T2
区间中随时间的变化关系，描绘出
T
—
t
曲 线（见图
2
），曲线在
T2
处的斜
率就是铜板在稳态温度时
T2
下的冷却速率。
应该注意的是，这样得出的 —是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率，
t
其散热
面积为
2
n
Rp2+2
n
Rphp
（其中
Rp
和
hp
分别是下铜板的半径和厚度），然而， 设 样品截面半径
为
R,
在实验中稳态传热时，铜板的上表面（面积为
n
Rp2
）是被样 品全部（
R=Rp
或部分（
R 覆盖的，由于物体的散热速率与它们的面积 比，所以稳态时，铜板散热速率的表达式应修正为： 成正 将上式代入热传导定律表达式，考虑到 ds= n R2, 可以得到导热 系数： 式中的 R 为样品的半径、 h 为样品的高度、 m 为下铜板的质量、 c 为铜的比 热容、 Rp 和 hp 分别是下铜板的半径和厚度。各项均为常量或直接易测量。 三.主要实验仪器 TC- 3B 型导热系数测试仪，测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板、空气等） 、游标卡 尺等。 四•实验内容 不良导体导热系数的测量
2024年4月15日发(作者：出凌翠)
导热系数的测量
导热系数（又称导热率）是反映材料热性能的重要物理量，导热系数大、导热
性能好的材料称为良导体，导热系数小、导热性能差的材料称为不良导体。一般来
说，金属的导热系数比非金属的要大，固体的导热系数比液体的要大，气体的导热
系数最小。因为材料的导热系数不仅随温度、压力变化，而且材料的杂质含量、结 构变化都会明显影响
导热系数的数值，所以在科学实验和工程设计中，所用材料的 导热系数都需要用实验的方法精确测定。
一．实验目的
1
．用稳态平板法测量材料的导热系数。
2
．利用稳态法测定铝合金棒的导热系数，分析用稳态法测定不良导体导热系数存 在的缺点。
二．实验原理
热传导是热量传递过程中的一种方式，导热系数是描述物体导热性能的物理量。
单位时间内通过某一截面积的热量
dQ/dt
是一个无法直接测定的量， 我们设法将这
个量转化为较容易测量的量。为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高 温侧铜板加热，热量
通过样品传到低温侧铜板，低温侧铜板则要将热量不断地向周 围环境散出。单位时间通过截面的热流量
为：
当加热速率、 传热速率与散热速率相等时， 系统就达到一个动态平衡， 称之为稳态， 在稳态温度
T2
下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。但是，铜板 的散热速率也不易测量，还需要进一
步作参量转换，我们知道，铜板的散热速率与
此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率 这样，只要测量低温侧铜板
冷却速率（温度变化率）
dQ/dt
二
-mcdT/dt
式中的
m
为铜板的质量，
C
为铜板的比 热容，负号表示
热量向低温方向传递。 由于质量容易直接测量，
C
为常量，这样
对铜板的散热速率的测量又转化为对低温侧铜板冷却速率的测量。铜板的冷却速率 可以这样测量：在达
到稳态后，移去样品，用加热铜板直接对下铜板加热，使其温
度高于稳态温度
T2
（大约高出
10
C
左右），再让其在环境中自然冷却，直到温度 低于
T2
，测出 温
度在大于
T2
到小于
T2
区间中随时间的变化关系，描绘出
T
—
t
曲 线（见图
2
），曲线在
T2
处的斜
率就是铜板在稳态温度时
T2
下的冷却速率。
应该注意的是，这样得出的 —是铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率，
t
其散热
面积为
2
n
Rp2+2
n
Rphp
（其中
Rp
和
hp
分别是下铜板的半径和厚度），然而， 设 样品截面半径
为
R,
在实验中稳态传热时，铜板的上表面（面积为
n
Rp2
）是被样 品全部（
R=Rp
或部分（
R 覆盖的，由于物体的散热速率与它们的面积 比，所以稳态时，铜板散热速率的表达式应修正为： 成正 将上式代入热传导定律表达式，考虑到 ds= n R2, 可以得到导热 系数： 式中的 R 为样品的半径、 h 为样品的高度、 m 为下铜板的质量、 c 为铜的比 热容、 Rp 和 hp 分别是下铜板的半径和厚度。各项均为常量或直接易测量。 三.主要实验仪器 TC- 3B 型导热系数测试仪，测试样品（硬铝、硅橡胶、胶木板、空气等） 、游标卡 尺等。 四•实验内容 不良导体导热系数的测量