实验218不良导体导热系数的测定
导热系数，工程上又称热导率，是描述材料性能的一个重要参数，在物体的散热和保温工程实践中如锅炉制造、房屋设计、冰箱生产等都要涉及这一参数。由于材料结构的变化对导热系数有明显的影响，导热系数的测量不仅在工程实践中有重要的实际意义，而且对新材料的研制和开发也具有重要意义。测量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动态法两类。测量良导体和不良导体导热系数的方法各有不同。对于良导体，常用流体换热法测量所传递的热量，计算导热系数；对于不良导体，通过测量传热速率，间接测量所传递的热量，计算导热系数。稳态平板法是测量不良导体导热系数的一种常用方法。【实验目的实验目的】实验目的1．掌握不良导体导热系数的测定方法稳态平板法。2．利用物体的散热速率求传热速率。3．了解相关仪器及热电偶测温度。【实验仪器实验仪器】实验仪器本实验所用仪器有：实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、热电偶、电压表、秒表等。实验装置如图2181所示，在支架D上先后放上圆铜盘C、待测样品B和厚底紫铜圆筒A。A的上方用红外灯L加在热，使样品上、下表面各维持稳定的温度T1、T2，它们的数值分图2－18－1别用各自的热电偶E来测量，E的冷端浸入盛于杜瓦瓶H内的冰水混合物中。G为双刀双向开关，用以变换上、下热电偶的测量回路，电压表F用以测量温差电势。【实验原理实验原理】实验原理热传导理论指出，只要物质内部的温度不均匀，便有热量传递。根据热传导定律，沿直线Z方向，在dt时间内通过垂直于L方向上的面积元ds传递的热量为
dQλdTdSdtdZ
dZ
式中负号表示热量沿着温度降低的方向传递；dT是温度梯度；λ为导热系数。对于一个厚度为h、面积为S的圆形板状的不良导体，若维持上、下面稳定的温度T1和T2其侧面绝热，则在时间t内，沿着与S面垂直方向上传递热量Q可表示为
19
fQλ
T1T2Sth
（2－18－1）
本实验装置如图2181所示，由上述热传导基本公式通过待测样品B板的传热速率可写成：
TTQλ12πRB2thB
（2182）
式中hB为样品厚度，RB为样品圆板的半径，T1为样品圆板上表面的温度，T2为其下表面的温度，λ为样品B的导热系数。当传热达到稳定状态时，T1和T2温度值稳定不变，通过B板的传热率与黄铜盘C向周围环境的散热速率完全相等。因而可通过黄铜盘C在稳定温度T2时的散热率来求出△Q△t。实验时，当读得稳态时r