穩態平板法實驗裝置

Ⅰ 穩態法測固體導熱系數在什麼情況下

穩態
法測
固
體的
導熱
系數

熱傳導是熱量傳遞的三種基本形式之一，
是指物體各部分之間不發生相對宏觀位移情
況下由於溫差引起的熱量的傳遞過程，其微觀機制是熱量的傳遞依靠原子、分子圍繞平衡
位置的振動以及自由電子的遷移。在金屬中自由電子起支配作用，在絕緣體和大部分半導
體中則以晶格振動起主導作用。

法國科學家傅里葉（
J.B.J.Fourier 1786
——
1830
）根據實驗得到熱傳導基本關系，
1822
年在其著作
《熱的解析理論》
中詳細的提出了熱傳導基本定律，
指出導熱熱流密度
（單
位時間通過單位面積的熱量）和溫度梯度成正比關系。數學表達式為：

T
grad
q




此即傅里葉熱傳導定律，
其中
q
為熱流密度矢量
（表示沿溫度降低方向單位時間通過
單位面積的熱量）
，

是導熱系數又稱熱導率，是表徵物體傳導熱能力的物理量，


在數
值上等於每單位長度溫度降低
1
個單位時，單位時間內通過單位面積的熱量，其單位是
1
1
K
m
W





。
一般說來，
金屬的導熱系數比非金屬的要大；
固體的導熱系數比液體的
要大；氣體的導熱系數最小。因此，某種物體的導熱系數不僅與構成物體的物質種類密切
相關，而且還與它的微觀結構、溫度、壓力、濕度及雜質含量相聯系。在科學實驗和工程
設計中，需要了解所用物體的一些熱物理性質，導熱系數就是重要指標之一，常常需要用
實驗的方法來精確測定。

測量導熱系數的方法很多，
沒有哪一種測量方法適用於所有的情形，
對於特定的應用
場合，也並非所有方法都能適用。要得到准確的測量值，必須基於物體的導熱系數范圍和
樣品特徵，選擇正確的測量方法。測量方法可以分為穩態法和非穩態法兩大類。穩態法是
在加熱和散熱達到平衡狀態、樣品內部形成穩定溫度分布的條件下進行測量的方法。非穩
態法則是在測量過程中樣品內部的溫度分布隨時間是變化的，測出這種變化，得到熱擴散
率再利用物體已知的密度和比熱，求得導熱系數。本實驗採用穩態平板法測量物體的導熱
系數，該法設計思路清晰、簡捷，具有典型性和實用性。

【
實驗目的
】

1
．了解熱傳導現象的物理過程。

2
．了解物體散熱速率和傳熱速率的關系。

3
．學會用鉑電阻型感測器測定溫度。

4
．學習一種測量材料導熱系數的實驗方法。

【
實驗原理
】

穩態平板法測量物體的導熱系數原理示意圖如圖
1
，發熱盤
A
將熱量傳到待測物體樣
品盤
B
，再傳到散熱盤
C
，由於
A
、
C
盤是用熱的良導體做的，與待測樣品盤
B
緊密接觸，

1
其溫度可以代表
B
盤上、下表面的溫度
2
1
T

,
T
，
（
2
1
T
T

）
，在樣品盤
B
內，若熱傳導方
向垂直於上、下表面，兩表面彼此間相距為
B
h
、面積均為
S
，當熱傳導達到穩定狀態時，
即
1
T
和
2
T
的值不變，
根據傅立葉熱傳導定律，則在
t

時間內通過
B
盤的熱量
Q

滿足下
述表達式：

B
B
h
T
T
S
t
Q
)
(
2
1







穩態

( 1 )
式中
t
Q


為熱流量，

即為該物質的導熱系數（又稱作熱導
率）
，

若樣品盤
B
做成圓盤，其半徑為
B
R
，由式（
1
）可以知

道，單位時間內通過待測樣品
B
任一圓截面的熱流量為：

2
2
1
)
(
B
B
B
R
h
T
T
t
Q









穩態

( 2 )
當熱傳導達到穩定狀態時，
此時通過
B
盤上表面的熱流量與由散熱盤
C
向周圍環境散
熱的速率相等，即

散熱
穩態
C
t
Q
t
Q

















B

（
3
）

因此可通過
C
盤在穩定溫度
2
T

時的散熱速率來求出熱流量
t
Q



。
實驗中，
在讀得穩態時
的
1
T
和
2
T
後，
即可將
B
盤移去，
而使發熱盤
A
的底面與散熱盤
C
直接接觸。
當盤
C
的溫
度上升到高於穩態時的
2
T
值若干攝氏度後，再將發熱盤
A
移開，讓散熱盤
C
自然冷卻。
觀察它的溫度
T
隨時間
t
變化情況，然後由此求出
C
盤在
2
T
的冷卻速率
2
T
T
t
T



,
散熱盤
C
的散熱速率與其冷卻速率的關系為

2
T
T
C
t
T
mc
t
Q


















散熱

（
4
）

式
(4)
中
m
是散熱盤的質量，
c
是散熱盤的比熱。

但要注意，
這樣求出的
t
T


是
C
盤的全部表面暴露於空氣中的冷卻速率，
其散熱表面
積為
C
C
C
h
R
R






2
2
2
（其中
C
C
h
R
與
分別為
C
盤的半徑與厚度）
。然而，在觀察
測試樣品的穩態傳熱時，
C
盤的上表面（面積為
2
C
R

）是被樣品覆蓋著的，根據物體的冷

Ⅱ 不良導體熱導率的測量冷卻速率是多少

回答.熱傳遞速率下面的公式表示

q＝-λA(dt/dx)

λ為導熱系數

A為傳熱面積

t為溫度

x為在導熱面上的坐標

q是沿x方向傳遞的熱流密度（用單位時間的導熱量）

dt/dx是雀團物體沿x方向悄爛的溫度變化率（與溫度差成正比，與長度成反比）

-表示熱量傳遞方向與溫度變化率方向相反

（這是熱力學中的啟歲漏傅立葉定律）λA(dt/dx)

由此可以看出，熱傳遞的速率與傳遞物體的長度成反比、橫截面積成正比、與溫度差成正比。

Ⅲ 穩態平板法測不良導體的導熱系數裝置能否測量良導體的導熱系數

可以。但要加長良導體的長度，其長度至少要大於其直徑，並在良導體外麵包裹絕緣物。

Ⅳ 什麼是穩態平板法

穩態平板法是一種專門用來測試導熱系數的方法，實驗時，加熱盤將熱量通過樣品的上表面傳入樣品，同時傳入樣品的熱量不斷經過樣品的表面通過散熱盤向外界散發。當傳入樣品的熱量對於散發出的熱量時，樣品處於穩定的導熱狀態，達到穩態。
穩態時加熱盤和散熱盤的溫度為一穩定值。實驗中根據樣品上、下表面的溫度（即加熱盤和散熱盤的溫度）連續5min內保持不變（電壓表讀數末位數相差1~
2），判斷達到穩定狀態。

Ⅳ 穩態平板法能測良導體的導熱系數嗎

良導體的導熱系數同樣可以使用穩態法測量，只不過需要將待測材料放置在一個絕熱的空間當中進行測量，測量方法其他都與不良導體的測量相同。
穩態法實驗中，將待測樣品樣品製成平板狀，其上端面與一個穩定的均勻發熱體充分接觸，下端面與一均勻散熱體相接觸。由於平板樣品的側面積比平板平面小很多，可以認搜輪灶為熱量只沿著上下方向垂桐羨直傳遞，橫向由側面散去的熱量可以忽略不計，即可以認為，樣品內只有在垂直世扮樣品平面的方向上有溫度梯度。測出溫度穩定後上下兩個面的溫度，然後再測出散熱體散熱速率，就可以求出材料的導熱系數。

Ⅵ 絕熱材料的熱導率測試標准與測試方法是什麼

傳熱學》實驗之二 實驗四、穩態平板法測保溫絕熱材料的熱導率λ 一、 實驗...六、 實驗測試與實驗報告舉例 1、建立了一套非金屬絕熱材料和純低溫熱導率測試裝置,測試採用穩態軸向熱流法,高真空絕熱,通過可控氣體熱開關提高了樣品的降溫速度,運慧森用該裝置對聚氨酯隔熱材料採用防護熱平板法進行絕熱材料低溫導熱系數測試，測試實踐解決了4個關鍵試驗條件：測試堆的製冷、冷卻水套前棚畝及其管路中殘留水的清除、冷凝水的去除和隔熱、外防護套。防護熱板法，GB10294.我們公司的絕熱保溫材料聯系的都是熱研科技的劉工程師。

Ⅶ 大學物理實驗模擬實驗測量不良導體系數怎樣放回儀器

一實驗目的
用穩態平板法測量不良導體的導熱系數
用物體的散熱速率求傳熱速率
掌握熱電偶測量溫度的方法
二實驗儀器
導熱系數儀、杜瓦瓶,熱電偶、FPZ-1型多量程直流數字電壓表、游標卡尺、停表
三實驗原理
穩態平板法
為熱流量,λ為該物質的導熱系數,也稱熱導率,h-樣品厚度,
A-樣品面積。所謂穩態指的是高溫物體傳熱的速率等於低溫物體散熱的速率時,系統便處於一個穩定的熱平衡狀態。

Ⅷ 用穩態平板法測物體的導熱系數 為什麼三個盤要緊密結合為什麼求帶熱銅盤的散熱系數而不是木盤

緊密結合,導熱效果好,導熱均勻

Ⅸ 測量固體材料熱導率實驗如何求黃銅盤冷卻速率

測量固體材料熱導率實驗黃銅盤冷卻速率用熱傳導定律求。
不良導體導熱系數的測量實驗報告 熱導系數的測量。
實驗目的： 了解熱傳導現象的物理過程，學慣用穩態平板法測量不良導體的熱傳導系數並用作圖法求冷卻速率。
實驗原理：1、導熱扒寬系數：當物體內存在溫度梯度時，熱量從高溫流向低溫，傳熱速率正比於溫差與接觸面積，定義比例系數為熱導。
實驗介紹：
材料的導熱系數是反映材料導熱性能的物理量，導熱機理在很大程度上取決於它的微觀結構，熱量的傳遞依靠原子、分子圍繞平衡位置的振動以及自由電子洞含的遷移。
導熱系數不僅與構成材料的物質種類密切相關，而且與春顫亮它的微觀結構、溫度、壓力及雜質含量相聯系。
測量導熱系數的方法比較多，但可以歸並為兩類基本方法：一類是穩態法，另一類是動態法。
用穩態法時，先用熱源對測試樣品進行加熱，並在樣品內部形成穩定的溫度分布，然後進行測量。
而在動態法中，待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的，例如按周期性變化等。

Ⅹ 本實驗裝置為什麼僅限於測定非金屬材料的導熱系數

本實驗裝置採用穩態平板法，僅限於測定非金屬材料的導熱系數。
穩態平板法是一種應用一維穩態導熱過程的基本原理來測定材料導熱系數的方法， 可以用來進行導熱系數的測定試驗，測定材料的導熱系數及其和溫度的關系。
一. 實驗目的
1.鞏固和深化穩定導熱過程的基本理論，學慣用平板法測定材料導熱系數的實驗方法和技能。
2.測定試驗材料的導熱系數。
3.確定試驗材料導熱系數與溫度的關系。
二.實驗原理
導熱系數是表徵材料導熱能力的物理量。對於不同的材料，導熱系數是不同的；對同一材料，導熱系數還會隨著溫度、壓力、濕度、物質的結構和重度等因素而變異。各種材料的導熱系數都用試驗方法來測定，如果要分別考慮因素的影響，就需要針對各種因素加以試驗，往往不能只在一種試驗設備上進行。穩態平板法是一種應用一維穩態導熱過程的基本原理來測定材料導熱系數的方法，可以用來進行導熱系數的測定試驗，測定材料的導熱系數及其和溫度的關系。