固体导热系数的测定

大学物理实验第三章基础实验固体导热系数的测定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固体的导热系数。【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】父FD-TCⅡ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，计时表（自备）等。【实验原理】当温度不同的两物体接触或一个物体内部各处温度不均匀时就会发生热传导现象。1882年法国数学、物理学家约瑟夫·傅立叶给出了热传导的基本公式（傅立叶方程）dTdo=-k()dsdt(7.1)dx式中，dQ表示在dt时间内通过dS面元传递的热dT量，是沿dS面元法线处的温度梯度，k为物质dx的导热系数。负号表示热量传递方向与温度梯度的方向相反。图7.1为厚度为h,面积为S的圆柱形样品。若维持其上下表面为恒定的温度T和T2(T>T3),侧图7.1测量样品面绝热，根据(1)式，则在△1时间内沿S法线方向从上向下传递的热量为99