《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）热学——导热系数测定

了大学物理实验7导热系数的测量

导热系数的测量 ۩ 大学物理实验

预备知识导热系数（热导率）是反映材料导热性能的物理量。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材料热导率。通过实验可以加深对热传导规律的理解，体会使用参量转换法的设计思想，掌握用温度传感器测量的方法

预 备 知 识 导热系数（热导率）是反映材料导 热性能的物理量。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 验采用稳态法测量材料热导率。通过实 验可以加深对热传导规律的理解，体会 使用参量转换法的设计思想，掌握用温 度传感器测量的方法

实验目的1、掌握稳态法测材料导热系数的方法2、掌握一种用热电转换方式进行温度测量的方法

实 验 目 的 ◼ 1、掌握稳态法测材料导热系数 的方法 ◼ 2、掌握一种用热电转换方式进行温 度测量的方法

实验仪器TC一2型导热数测试仪数字电压表杜瓦瓶杜瓦瓶教字电压表热电偶测试样品游标尺等样品

实 验 仪 器 ◼ TC－2型导热系 数测试仪 ◼ 数字电压表 ◼ 杜瓦瓶 ◼ 测试样品游标卡 尺等

仪器简介加热筒样品一散热铜盘风扇杜瓦瓶数字电压表固定于底座上的3个测微螺旋头支撑着一个散热圆铜盘，在散热盘上安放

仪 器 简介 ◼固定于底座上的３个测微螺旋头支撑 着一个散热圆铜盘，在散热盘上安放

一待测圆筒或圆盘样品，样品上再安放一圆筒加热体：使样品上下表面维持温度0、日，，日、，的值用安插在圆筒加热体、散热铜盘深孔中的热电偶来测量（热电偶接数字电压表），热电偶的冷端浸于杜瓦瓶的冰水混合物中，单刀双掷开关用来变换热电偶的测量回路。数字电压表用来测量温差电动势

一待测圆筒或圆盘样品，样品上再安 放一圆筒加热体；使样品上下表面维 持温度θ1、θ２，θ1、θ２的值用安插在 圆筒加热体、散热铜盘深孔中的热电 偶来测量（热电偶接数字电压表）， 热电偶的冷端浸于杜瓦瓶的冰水混合 物中，单刀双掷开关用来变换热电偶 的测量回路。数字电压表用来测量温 差电动势

实验原理热传导定律：如果热量沿着x方向传导，那么在x轴上任意位置xo处取一个垂直截面△Sdl（如图），以表示在x处的温度梯度，以dxdQ表示在该处传dtAS热率（单位时间通过截面△S的热量）

实 验 原 理 热传导定律:如果热量沿着x方向传导，那 么在x轴上任意位置x0处取一个垂直截面△S （如图），以 表示在x处的温度梯度，以 表示在该处传 热率（单位时间通 过截面△S的热量）， dT dx dQ dt

那么热传导定律可以表示成do-.ASdx式中负号表示热量从高温区向低稳区传导（即传导的方向与温度梯度的方向相反）。式中比例系数入极即为热导率，亦称导热系数

式中负号表示热量从高温区向低稳区传 导（即传导的方向与温度梯度的方向相 反）。式中比例系数极即为热导率，亦 称导热系数。 那么热传导定律可以表示成 dQ dT S dt dx = −  

实验思路本实验的关键是给样品造成一（如图）在此状个稳定的传热状态态下，温度梯度dTT-ThdxT、T,是样品上下表面的稳定温度h是样品的厚度

实 验 思 路 本实验的关键是给样品造成一 个稳定的传热状态（如图）在此状 态下，温度梯度 dT T T 1 2 dx h − = T1、 T2是样品上下表面的稳定温度， h是样品的厚度

令样品的半径为R，高度为h铜盘的半径为Rp,高度为h则样品的传热速率dT2元R-元R2+2元R,hdQ-dQ'mcdtdtdt2元R+2元Rph热导率2R.2-R2+2R.hh1=mc元R22R2+2R,hT -T2

则样品的传热速率 2 2 2 2 2 2 2 P P P P P P dQ dQ dT R R R h mc dt dt dt R R h       − + = = −  + 热导率 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 p p p p p P R R R h h dT mc R R h R T T dt   − + = • • • + − 令样品的半径为R ,高度为h 铜盘的半径为RP ,高度为hP