大学物理实验

1. 大学物理实验 热导率的测量 技术物理系

2. 实验简介 实验原理 实验内容 基本要求

3. 简 介 热导率 ：描述物质热传导性质的一个物理量。 在科学实验和工程技术中对材料的热导率常用实验的方法测定。大体上分为稳态法和动态法。本实验采用稳态法测量不良导体热导率。 通过实验掌握用稳态法测量不良导体热导率的方法,体会使用参量转换法的设计思想，掌握用热点偶测量温度的方法。

4. 实验原理 一热传导遵循的基本规律——傅立叶定律： 传热速率ΔQ/Δt 与该平面所在处的温度梯度成正比，与平面面积ΔS 成正比。 热传导 注：该公式稳态法测量样品热导率的原理公式

5. 二 稳态法测不良导体的热导率： 原理公式： 关键是使样品内部形成稳定的传热状态。 稳态：经一段时间后，如果在样品的传热方向各截面的传热速率ΔQ/Δt相同，那么样品内部将形成一个 稳定的温度分布状态。稳态时样品上下温度将各自停留在某个温度。传热速率ΔQ/Δt和温度梯度（dT/dt）是一个确定的值。

6. 找稳态？ 　　接通电源，打开主机底部小风扇，形成稳定的散热环境，将加热盘供电电压调到220V，加热10分钟，将加热盘供电电压调到110V，然后5分钟记录一组样品上下表面温度，若在10分钟内，样品上下表面温度不变，则样品达到稳态，记录（TA，TP ）。

7. 热电偶测温原理图 怎样测温度？ — 热电偶测温原理： 热电偶是利用温差电效应制成的测温元件，它是由两种不同的金属焊接而成的回路。当两接点a、b的温度不同时，在闭合回路中会产生电动势，该电动势称为温差电动势ε 。 实验采用铜－康铜热电偶， α=4.2mv/100 ℃

8. 稳态时样品内部形成稳定的温度分布，加热盘给样品加热多少热量，就有多少热量通过散热盘散出。稳态时样品内部形成稳定的温度分布，加热盘给样品加热多少热量，就有多少热量通过散热盘散出。 稳态时样品的传热速率 = 稳态时散热盘散热速率 注意：稳态时散热盘温度为TP，且只有下表面和侧面参与散热。

9. 散热盘P的冷却曲线图 测量散热盘的散热速率 达到稳态后，将样品取下，让加热盘 A 与散热盘P 直接接触，给散热盘加热。当散热盘P的温度比ＴＰ高出若干度后，移走加热盘A。散热盘P向周围散热，在散热盘散热的过程中，每２０秒记录一次散热盘温度，测得散热盘温度随时间变化的一组数据，利用该数据组绘制冷却曲线。 ＴＰ＋0.8mV～ＴＰ－0.２mV

10. 所有面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的所有面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的 关系为： 部分面参与散热的散热盘P的散热速率与其冷却速率的 关系为： 不良导体 B 的热导率为：

11. 实验内容 1．调整仪器装置； 2．控制实验条件以使样品尽快达到稳态， 　记录此时加热盘和散热盘温度； 3．测量散热盘的散热过程，记录散热盘温度 随时间变化的一组数据。

12. 注意事项 • 电压表使用前要调零。 • 测量散热盘散热过程前取出样品时，应先切断电源并注意防止烫伤。 • 做完实验要整理好实验台，关掉所有电源。

13. 基本要求 一、数据记录 样品尺寸（见实验台标签） 稳态时加热盘 TA=_____，散热盘 TP=_____ 散热盘冷却过程

14. 数据处理 1．在坐标纸上绘制散热盘的冷却曲线 （T～t曲线），根据作图法求出散热盘的冷 却速率。 2．计算橡皮的热导率κ。