实验十六测定固体导热系数

导热系数是表征物质热传导性质的物理量，对保温材料要求其导热系数尽量小，对散热材料要求其导热系数尽量大。由于导热系数与物质成分、微观结构、温度、压力及杂质含量密切相关，所以在科学实验和工程设计中材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。

测量导热系数的实验方法一般分为稳态法与动态法两类。在稳态法中，先利用热源对样品加热，样品内部的温差使热量从高温处向低温处传导，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，使加热和传热过程达到平衡状态时，待测样品内部就能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可计算出导热系数。而在动态法中，最终在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，例如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验条件和加热快慢的影响。本实验将利用稳态法测量导体的导热系数。

【 实验目的 】

1 ．了解热传导的基本规律及散热速率的概念。 2 ．掌握稳态法测定导热系数的方法。 【 实验仪器 】

FD-TC-II 型导热系数测定仪，数字电压表，热电偶，制冷仪，游标卡尺，夹子，表（自备）等。

（图1 实验装置） （图2 实验装置 2）

（图3 接线示意图） （图4 制冷仪前面板）

【 注意事项 】

1 ．导热系数测定仪的发热盘由支架固定，不要将仪器顶部的电热盒取下，或将手伸到加热器支撑梁底下，以防触电或烫伤。

2 ．要保护热电偶，热电偶的冷端应插入制冷仪的冷端，并尽量灌入适量的硅油。热电偶的高温端应蘸些硅油，并尽量深地插入小孔，切忌不要用力扯拽。

3 ．升降散热盘时要快，尽量保持散热盘和发热盘平行，在两盘紧贴时，螺旋头的松紧应适度。

4 ．风扇在实验过程中一直保持运行。 5 ．实验完毕，关闭电源开关，拔下电源线。 【 思考题 】

1 ．环境温度的变化会给实验结果带来什么影响？ 2 ．为什么要求出散热盘在 ε 2 ′ = E 2 时温差电动势的下降速率？

3 ．用 (8) 式计算导热系数 k 时要求哪些实验条件 ? 在实验中如何保证 ?

4 ．观察实验过程中环境温度的变化，分析实验过程中各个阶段环境温度的变化对结果的影响。

【 应用提示 】

1 ．关于热电偶

热电偶测温具有传统玻璃温度计无法比拟的优势。热电偶的特点：热容量小，对待测环境影响小；测温范围宽，可从零下上百度到零上上千度；将热学量（温度）直接转换为电学量（电动势），使自动测量和控制非常方便。因此，热电偶在各领域中应用十分普遍。

本实验选用铜－康铜热电偶测温度，温差 100o C 时，其温差电动势约为 4.2mV ，故应配用量程 0 ～ 10 mV 并能读到 0.01mV 的数字电压表。

2 ．建筑节能保温隔热材料及其应用建议

随着建筑节能工作的纵深发展，对节能保温隔热材料的要求越来越高。选择适合的保温隔热材料不仅能达到节能保温的目的，还能延长建筑物的寿命，反之影响甚至缩短建筑物的寿命。

保温隔热材料的保温主体可以是发泡型聚苯乙烯板，挤出型聚苯乙烯板，岩棉板，玻璃棉板等不同材料。在使用前要测试以下与保温性能有直接关系的物理量：

1 、导热系数（ W/m ? K ）：这一技术指标是关系工程保温效果的关键指标，一般而言，实验室的测试是在板材烘干至恒重时测试的，而材料的应用是在空气中含有一定湿度的条件下使用的，因此，使用时要乘以一定的系数；或者，直接将材料调整到使用环境条件下测试。

2 、表观密度（ Kg/m 3 ）：材料的表观密度在一定程度上影响其导热系数，表观密度不合格的材料将直接导致其物理性能下降，如强度，尺寸稳定性等。

保温板必备的物理性能：密度 61~200 Kg/m 3 ；导热系数（平均温度 70℃

≤ 0.041 W/m ? K ）。 ）（

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