科普大学物理实验导热系数的测定是什么？

大学物理实验导热系数的测定是什么？

测定是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的不同对材料导热系数数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。

科普大学物理实验导热系数的测定是什么？

相关如下

测量导热系数的实验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，样品内部的温使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢的影响而变动。

当适当控制实验条件和实验参数使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品内部可能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，终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。

不良导体热导率的读数电压和温度什么关系？

不良导体热导率的读数电压和温度 关系如下图。

导热系数大的物体是优良的导热体，导热系数小的物体是较的导热体或隔热体。λ值受温度影响，随温度的升高而略有增加，如果物质各部分之间的温不大，则在实际中可将λ视为常数，当晶体冷却时，它的热导率增加得很快。

各种物质的导热系数主要由实验确定，一般情况下，导热系数与压力关系不大，但受温度影响较大，除水外，纯金属和大多数液体的热导率随温度的升高而降低；非金属和气体的热导率随温度的升高而升高。在传热计算中，通常采用材料的平均温度。

导热系数的测定实验原理

原理:

为了测定材料的导热系数，首先从热导率的定义和它的物理意义入手。热传导定律指出：如果热量是沿着Z方向传导，那么在Z轴上任一位置ZO处取一个垂直截面积dS(如图1)以表示在Z处的温度梯度，以表示在该处的传热速率(单位时间内通过截面积dS的热量)，那么传导定律可表示成：(S1-1)式中的负号表示热量从高温区向低温区传导(即热传导的方向与温度梯度的方向相反)。式中比例系数入即为导热系数，可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时间内垂直通过单位面积截面的热量。

利用(S1-1)式测量材料的导热系数入，需解决的关键问题两个：一个是在材料内造成一个温度梯度，并确定其数值；另一个是测量材料内由高温区向低温区的传热速率。

1、关于温度梯度2、为了在样品内造成一个温度的梯度分布，可以把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体——铜板之间(图2)使两块铜板分别保持在恒定温度T1和T2，就可能在垂直于样品表面的方向上形成温度的梯度分布。样品厚度可做成hsD(样品直径)。这样，由于样品侧面积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，可以认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导，即只在此方向上有温度梯度。由于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样品内同一平行平面上各处的温度也相同。这样只要测出样品的厚度h和两块铜板的温度T1、T2，就可以确定样品内的温度梯度度。当然这需要铜板与样品表面的紧密接触(无缝隙)，否则中间的空气层将产生热阻，使得温度梯度测量不准确。为了保证样品中温度场的分布具有良好的对称性，把样品及两块铜板都加工成等大的圆形。

2、关于传热速率单位时间内通过一截面积的热量是一个无法直接测定的量，我们设法将这个量转化为较为容易测量的量，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块，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。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状态，称之为稳态。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，我们已经知道，铜板的散热速率与其冷却速率(温度变率)有关，其表达式为：(S1-2)式中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。因为质量容易直接测量，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。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金属铜板加热，使其的温度高于稳定温度T2(大约高出10℃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一t曲线，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，这样得出的是在铜板全部表面暴露于空气中的冷却速率，其散热面积为2mRP2+2mRPhP(其中RP和hP分别是下铜板的半径和厚度)然而在实验中稳态传热时，铜板的上表面(面积为mRP2)是样品覆盖的，由于物体的散热速率与它们的面积成正比，所以稳态时，铜板散热速率的表达式应修正为：(S1-3)根据前面的分析，这个量就是样品的传热速率。将上式代入热传导定律表达式，并考虑到ds=tR2可以得到导热系数：(S1-4)。

导热系数的测定实验中环境温度的变化对测量结果有什么影响

1、如果环境温度变化后能维持一定的时间，使导热过程成为稳态，则对结果没有影响。如果在测量中环境温度变化，会对结果又影响。环境温度变低，测量结果偏大，反之，偏小。建议：环境温度变化后，先不测量，等稳定后再测。

2、导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温为1度（k，℃），在1秒钟内（1s），通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度

（w/(m·k)，此处为k可用℃代替）。导热系数仅针对存在导热的传热形式，当存在其他形式的热传递形式时，如辐射、对流和传质等多种传热形式时的复合传热关系，该性质通常被称为表观导热系数、显性导热系数或有效导热系数（thermal

tranissivity

of

material）。

为什么导热系数测定实验会存在误?

物体导热系数的测定中实验误产生的原因有以下几个方面： 1、实验中实验仪器的计数误： 如电压的读数误为0.01mv，游标卡尺的测量误为0.02mm。 2、在实验过程中由于人员走动过，导致空气流通，散失热量造成误。 3、由于升温、降温不好控制导致实验误。 4、由于实验时间比较长，室温可能在实验中有变化，而造成实验误。 5、由于仪器使用时间过长发生磨损，可能造成系统误。

测量器具： 测量器具设计中存在的原理误，如杠杆机构、阿贝误等。制造和装配过程中的误也会引起其示值误的产生。 例如刻线尺的制造误、量块制造与检定误、表盘的刻制与装配偏心、光学系统的放大倍数误、齿轮分度误等。其中重要的是基准件的误，如刻线尺和量块的误，它是测量器具误的主要来源 2、测量方法： 间接测量法中因采用近似的函数关系原理而产生的误或多个数据经过计算后的误累积。 3、测量环境： 测量环境主要包括温度、气压、湿度、振动、空气质量等因素。在一般测量过程中，温度是重要的因素。测量温度对标准温度（+20℃）的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温等都将。由于测量仪器的制造不十分完善及检验、校正的残余误，必然使观测值中包含有因仪器本身而产生的测量误。 2）操作仪器的技术人员（观测员）感觉器官的鉴别能力有一定局限性，所以在仪器的安置、照准、读数方面都不可避免地产生测量误。 3）观测时所处的外界条件发生变化，例如，温度高低、湿度大小、风力强弱及大气折光等因素的影响都会产生测量误。 以上三个方面的因素综合起来，称为观测条件，同时，也是产生误的主要原因。