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

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

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。 导热系数应用

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

由热传导定律可得 只需求得 即可求得 实验原理

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 A B C

稳态时： λ=λ= A B C 侧面＋底面 =－=－

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 t > t 0 温差不太大 铜 康铜

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

数据表格 1. 由表 1 算出 D B,h B,D c,h C 的平均值 次序 平均值 D B (cm) h B (cm) 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 R B 和 h b ）

2. 由表 2 数据，确定稳态时的 E 10,E 20 值 E 1 (mv) E 2 (mv) 表2表2 注：（每隔 2 分钟读取 E 1 和 E 2 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 E 10 和 E 20 的值。） 3. 由表 3 数据，用逐差法求冷却速率 t(s) E 2 (mv) 表 3 注：（加热铜盘 C ，当温度高于 E 20 值 0.4mV 再让其自然冷却，每隔 30 秒记录此 时的 E 2 读数。 E 2 的数值必须是 E 20 前后各四组才能用于逐差法计算。）

最终测量公式： λ=λ= 式中的 R B 为样品的半径、 h B 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、 E 1 和 E 2 分别是 B 盘 C 盘的稳态电压（温度）

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

1 逐差法计算 C 盘散热速率 2 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？ 实验报告处理要求： 100 ％