稳态平板法实验装置

Ⅰ 稳态法测固体导热系数在什么情况下

稳态
法测
固
体的
导热
系数

热传导是热量传递的三种基本形式之一，
是指物体各部分之间不发生相对宏观位移情
况下由于温差引起的热量的传递过程，其微观机制是热量的传递依靠原子、分子围绕平衡
位置的振动以及自由电子的迁移。在金属中自由电子起支配作用，在绝缘体和大部分半导
体中则以晶格振动起主导作用。

法国科学家傅里叶（
J.B.J.Fourier 1786
——
1830
）根据实验得到热传导基本关系，
1822
年在其著作
《热的解析理论》
中详细的提出了热传导基本定律，
指出导热热流密度
（单
位时间通过单位面积的热量）和温度梯度成正比关系。数学表达式为：

T
grad
q




此即傅里叶热传导定律，
其中
q
为热流密度矢量
（表示沿温度降低方向单位时间通过
单位面积的热量）
，

是导热系数又称热导率，是表征物体传导热能力的物理量，


在数
值上等于每单位长度温度降低
1
个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是
1
1
K
m
W





。
一般说来，
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。因此，某种物体的导热系数不仅与构成物体的物质种类密切
相关，而且还与它的微观结构、温度、压力、湿度及杂质含量相联系。在科学实验和工程
设计中，需要了解所用物体的一些热物理性质，导热系数就是重要指标之一，常常需要用
实验的方法来精确测定。

测量导热系数的方法很多，
没有哪一种测量方法适用于所有的情形，
对于特定的应用
场合，也并非所有方法都能适用。要得到准确的测量值，必须基于物体的导热系数范围和
样品特征，选择正确的测量方法。测量方法可以分为稳态法和非稳态法两大类。稳态法是
在加热和散热达到平衡状态、样品内部形成稳定温度分布的条件下进行测量的方法。非稳
态法则是在测量过程中样品内部的温度分布随时间是变化的，测出这种变化，得到热扩散
率再利用物体已知的密度和比热，求得导热系数。本实验采用稳态平板法测量物体的导热
系数，该法设计思路清晰、简捷，具有典型性和实用性。

【
实验目的
】

1
．了解热传导现象的物理过程。

2
．了解物体散热速率和传热速率的关系。

3
．学会用铂电阻型传感器测定温度。

4
．学习一种测量材料导热系数的实验方法。

【
实验原理
】

稳态平板法测量物体的导热系数原理示意图如图
1
，发热盘
A
将热量传到待测物体样
品盘
B
，再传到散热盘
C
，由于
A
、
C
盘是用热的良导体做的，与待测样品盘
B
紧密接触，

1
其温度可以代表
B
盘上、下表面的温度
2
1
T

,
T
，
（
2
1
T
T

）
，在样品盘
B
内，若热传导方
向垂直于上、下表面，两表面彼此间相距为
B
h
、面积均为
S
，当热传导达到稳定状态时，
即
1
T
和
2
T
的值不变，
根据傅立叶热传导定律，则在
t

时间内通过
B
盘的热量
Q

满足下
述表达式：

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

( 1 )
式中
t
Q


为热流量，

即为该物质的导热系数（又称作热导
率）
，

若样品盘
B
做成圆盘，其半径为
B
R
，由式（
1
）可以知

道，单位时间内通过待测样品
B
任一圆截面的热流量为：

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

( 2 )
当热传导达到稳定状态时，
此时通过
B
盘上表面的热流量与由散热盘
C
向周围环境散
热的速率相等，即

散热
稳态
C
t
Q
t
Q

















B

（
3
）

因此可通过
C
盘在稳定温度
2
T

时的散热速率来求出热流量
t
Q



。
实验中，
在读得稳态时
的
1
T
和
2
T
后，
即可将
B
盘移去，
而使发热盘
A
的底面与散热盘
C
直接接触。
当盘
C
的温
度上升到高于稳态时的
2
T
值若干摄氏度后，再将发热盘
A
移开，让散热盘
C
自然冷却。
观察它的温度
T
随时间
t
变化情况，然后由此求出
C
盘在
2
T
的冷却速率
2
T
T
t
T



,
散热盘
C
的散热速率与其冷却速率的关系为

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

（
4
）

式
(4)
中
m
是散热盘的质量，
c
是散热盘的比热。

但要注意，
这样求出的
t
T


是
C
盘的全部表面暴露于空气中的冷却速率，
其散热表面
积为
C
C
C
h
R
R






2
2
2
（其中
C
C
h
R
与
分别为
C
盘的半径与厚度）
。然而，在观察
测试样品的稳态传热时，
C
盘的上表面（面积为
2
C
R

）是被样品覆盖着的，根据物体的冷

Ⅱ 不良导体热导率的测量冷却速率是多少

回答.热传递速率下面的公式表示

q＝-λA(dt/dx)

λ为导热系数

A为传热面积

t为温度

x为在导热面上的坐标

q是沿x方向传递的热流密度（用单位时间的导热量）

dt/dx是雀团物体沿x方向悄烂的温度变化率（与温度差成正比，与长度成反比）

-表示热量传递方向与温度变化率方向相反

（这是热力学中的启岁漏傅立叶定律）λA(dt/dx)

由此可以看出，热传递的速率与传递物体的长度成反比、横截面积成正比、与温度差成正比。

Ⅲ 稳态平板法测不良导体的导热系数装置能否测量良导体的导热系数

可以。但要加长良导体的长度，其长度至少要大于其直径，并在良导体外面包裹绝缘物。

Ⅳ 什么是稳态平板法

稳态平板法是一种专门用来测试导热系数的方法，实验时，加热盘将热量通过样品的上表面传入样品，同时传入样品的热量不断经过样品的表面通过散热盘向外界散发。当传入样品的热量对于散发出的热量时，样品处于稳定的导热状态，达到稳态。
稳态时加热盘和散热盘的温度为一稳定值。实验中根据样品上、下表面的温度（即加热盘和散热盘的温度）连续5min内保持不变（电压表读数末位数相差1~
2），判断达到稳定状态。

Ⅳ 稳态平板法能测良导体的导热系数吗

良导体的导热系数同样可以使用稳态法测量，只不过需要将待测材料放置在一个绝热的空间当中进行测量，测量方法其他都与不良导体的测量相同。
稳态法实验中，将待测样品样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认搜轮灶为热量只沿着上下方向垂桐羡直传递，横向由侧面散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直世扮样品平面的方向上有温度梯度。测出温度稳定后上下两个面的温度，然后再测出散热体散热速率，就可以求出材料的导热系数。

Ⅵ 绝热材料的热导率测试标准与测试方法是什么

传热学》实验之二 实验四、稳态平板法测保温绝热材料的热导率λ 一、 实验...六、 实验测试与实验报告举例 1、建立了一套非金属绝热材料和纯低温热导率测试装置,测试采用稳态轴向热流法,高真空绝热,通过可控气体热开关提高了样品的降温速度,运慧森用该装置对聚氨酯隔热材料采用防护热平板法进行绝热材料低温导热系数测试，测试实践解决了4个关键试验条件：测试堆的制冷、冷却水套前棚亩及其管路中残留水的清除、冷凝水的去除和隔热、外防护套。防护热板法，GB10294.我们公司的绝热保温材料联系的都是热研科技的刘工程师。

Ⅶ 大学物理实验模拟实验测量不良导体系数怎样放回仪器

一实验目的
用稳态平板法测量不良导体的导热系数
用物体的散热速率求传热速率
掌握热电偶测量温度的方法
二实验仪器
导热系数仪、杜瓦瓶,热电偶、FPZ-1型多量程直流数字电压表、游标卡尺、停表
三实验原理
稳态平板法
为热流量,λ为该物质的导热系数,也称热导率,h-样品厚度,
A-样品面积。所谓稳态指的是高温物体传热的速率等于低温物体散热的速率时,系统便处于一个稳定的热平衡状态。

Ⅷ 用稳态平板法测物体的导热系数 为什么三个盘要紧密结合为什么求带热铜盘的散热系数而不是木盘

紧密结合,导热效果好,导热均匀

Ⅸ 测量固体材料热导率实验如何求黄铜盘冷却速率

测量固体材料热导率实验黄铜盘冷却速率用热传导定律求。
不良导体导热系数的测量实验报告 热导系数的测量。
实验目的： 了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导体的热传导系数并用作图法求冷却速率。
实验原理：1、导热扒宽系数：当物体内存在温度梯度时，热量从高温流向低温，传热速率正比于温差与接触面积，定义比例系数为热导。
实验介绍：
材料的导热系数是反映材料导热性能的物理量，导热机理在很大程度上取决于它的微观结构，热量的传递依靠原子、分子围绕平衡位置的振动以及自由电子洞含的迁移。
导热系数不仅与构成材料的物质种类密切相关，而且与春颤亮它的微观结构、温度、压力及杂质含量相联系。
测量导热系数的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类是动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品中的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。

Ⅹ 本实验装置为什么仅限于测定非金属材料的导热系数

本实验装置采用稳态平板法，仅限于测定非金属材料的导热系数。
稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法， 可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。
一. 实验目的
1.巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学习用平板法测定材料导热系数的实验方法和技能。
2.测定试验材料的导热系数。
3.确定试验材料导热系数与温度的关系。
二.实验原理
导热系数是表征材料导热能力的物理量。对于不同的材料，导热系数是不同的；对同一材料，导热系数还会随着温度、压力、湿度、物质的结构和重度等因素而变异。各种材料的导热系数都用试验方法来测定，如果要分别考虑因素的影响，就需要针对各种因素加以试验，往往不能只在一种试验设备上进行。稳态平板法是一种应用一维稳态导热过程的基本原理来测定材料导热系数的方法，可以用来进行导热系数的测定试验，测定材料的导热系数及其和温度的关系。