导热系数的测定

1. 稳态法测硅胶板导热系数 导热系数的测定 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院

2. 主要内容 • 测量导热系数必要性 • 测量常用方法简介 • 稳态法测量硅胶导热系数原理及指导思想 • 数据表格及数据处理

3. 导热系数应用 λ是反映材料导热性能的重要参数之一。评价材料热学特性，进行材料的设计应用，都需要知道λ 的大小。 λ测量与日常生活密不可分：针织保暖内衣、水瓶、冰箱、散热器、加热器、熔炼炉、隔热管道、油田稠油开发，都要考虑它们的导热程度大小。 所以对导热系数的研究和测量就显得很有必要。

4. 常用测量方法简介 稳态法： 通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布，用热电偶测出其温度，进而求出物质导热系数的方法 动态法： 待测样品中温度分布随时间呈周期性变化，测试时间较短

5. 只需求得 即可求得 实验原理 由热传导定律可得

6. A B C 需解决两个实际问题： 如何在材料内造成一个温度梯度并确定其数值； 如何测量材料内由高温区向低温区的传热速率； 动态温度变化、热量变化不易求得，故设计一 系统达到稳态，在稳态下进行测量 稳态描述

7. A λ= =－ B 侧面＋底面 侧面＋底面 C 稳态时：

8. 实验中用热电偶的温差电动势来测量稳态温度及自由冷却温度实验中用热电偶的温差电动势来测量稳态温度及自由冷却温度 为解决温度测量不精确问题 铜 康铜 t > t0 温差不太大

9. 电炉 实验仪器讲解： 铜盘A 橡胶盘B 杜瓦瓶 （温差电偶） 铜盘C 加热开关 锁紧螺钉 选通开关 复位 电源 计时器

10. 数据表格 1.由表1算出DB,hB,Dc,hC的平均值 表1 注：（用游标卡尺多次测量橡胶盘B的厚度和直径取平均值求得RB 和hb）

11. 表2 2.由表2数据，确定稳态时的E10,E20值 注：（每隔2分钟读取E1和E2的值，待传感器Ⅰ、Ⅱ的读数在10分钟内均不再上升时，说明已达到稳态，记录E10和E20的值。） 3.由表3数据，用逐差法求冷却速率 表3 注：（加热铜盘C，当温度高于E20值0.4mV再让其自然冷却，每隔30秒记录此时的E2读数。E2的数值必须是E20前后各四组才能用于逐差法计算。）

12. 最终测量公式： λ= 式中的RB为样品的半径、hB为样品的高度、 m为下铜板的质量、c(0.385KJ/kg.k)为铜的比热容、 Rc和hc分别是下铜板的半径和厚度，可直接读出、 E1和E2分别是B盘C盘的稳态电压（温度）

13. 实验注意事项： 1、数字电压表读数跳变不停，表明热电偶的冷端和热端 需沾上硅脂并插入至底端为止 2、加热后在移动铜盘和样品时要用手套，防止烫伤 3、须保证样品与铜板的接触精密无间隙

14. 100％ 实验报告处理要求： • 逐差法计算C盘散热速率 • 用相对不确定度表示测量误差大小 由实验所得启示： 设计实验的构思？ 测冷却速率时，为什么要在稳态温度T2附近选值？ 实验误差的主要来源有哪些？