绝热材料导热系数测量

1、实验四、绝热材料导热系数测量、实验目的用稳态平板法测定绝热材料导热系数。二、实验仪器1 导热系数测定仪（含实验装置、数字电压表、数字秒表）一台2 .杜瓦瓶一只3. 橡皮、电木、牛筋样品各一块三、实验内容测量绝热材料导热系数。四、实验原理当温度的变化只是沿导热是物体相互接触时， 由高温部分向低温部分传播热量的过程,着一个方向（设Z方向）进行的时候，热传导的基本公式可写为：-JTdQ = - （）Z°ds dt（1）dz它表示在dt时间内通过ds面的热量为dQ, dT/dz为温度梯度，入为导热系数，它的大小由 物体本身的物理性质决定，单位为w/（m?k），它是表征物质导热性能大小的物理量

2、，式中负号表示热量传递向着降低的方向进行。在图一中，B为待测物，它的上下表面分别和上下铜盘接触，热量由高温铜盘通过待测物B向低温铜盘传递，若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量沿着垂直待测圆板 B的方向传递，那么，在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变） 的情况下，在 t时间内，通过面积为 S厚度为h的匀质板的热量为t 、 AT A=QS :-t（2）h T表示匀质圆板两板两板面的恒定温差。若把（2）式写成(3)3）式即可求的形式，那么 Q t。便为待测物的导热速率。只要知道了导热速率，由（实验中，使上铜盘 A和下铜盘P分别达到恒定温度 、T2,并设Ti> T

3、2，即热量由上而 下传递，通过下铜盘 P向周围散热。因为 Ti和T2不变，所以，通过 B的热量就等于P向周 围散发的热量，即 B的导热速率等于 P的散热速率，因此，只要求出了 P在温度T2时的散 热速率，就求出了 B的导热速率 Q t。因为P的上表面和B的下表面接触，所以 P的散热面积只有下表面面积和侧面积之和，设为S部。而实验中冷却曲线 P是全部裸露于空气中测出来的，即在P的下表面和侧面都散热的情况下记录出来的。设其全部表面积为S全,根据散热速率与散热面积成正比的关系得I也t丿部页.丿全(4)*S图一式中：（ Q t）部为s部面积的散热速率；（ Q t）全为s全面积的散热速率。而散热速率（厶

4、Q t）部就等于（3）式中的导热速率厶 Q t,这样（3）式便可写作:(5)设下铜盘直径为 D,厚度为S，那么有二D、(6)S全二 2 二由比热容的基本定义 C=A Q/m- T',得厶Q=cm T',故cm订t(7)将（6）、（ 7）两式代入（4 ）式，得D 4、2D 4、cmK(8)将（8）式代入（5）式得(9)1 2-D T1 J D 2式中：m下铜盘的质量；c下铜盘的比热容。五、实验步骤圆筒固定轴样品架调节螺钉PID自动控制计时表（S）保温杯电压表（mV）硬铝样品I计啊废cmKh D 4、1 用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D厚度3和待测物厚度L,然后取平均值。下铜2盘的

5、质量m由天平称出，其比热容C=3.805*10 J/ k g?C2 安置圆筒、圆盘，并将2热电偶热端分别插入上下铜盘小孔。为使热电偶测温端与被测样品，夹在两个铜盘中间 冋电彝柚州大华仪器制造石睨茲司铜盘接触良好，需要抹上些导热硅胶，并插到洞孔底部。热电偶冷端浸入冰水混合物中。3根据稳态法，必须等温度分布稳定，才可以读数。这就要等待较长的时间。为了提高效率，可先将电源电压打到高档，加热约 20分钟后再打至低档。然后，每隔 2分钟观察 一下温度示值，如在一段时间内（如 10分钟）样品上、下表面温度 6、T2示值都不变，即 可认为已达到稳定状态。记录稳态时 、T2值。4. 记录稳态时、T2值后，移去

6、样品，再加热，当下铜盘温度比T2高出10C左右时,移去圆筒，让下铜盘自然冷却。每隔30秒读一次下铜盘的温度示值，最后选取邻近的T2测量数据来求出冷却速率。5. 本实验选用铜康热电偶测温度，其温度与电动势的关系见铜康铜热电偶分度表 。我们可以通过测量热电偶两端的电动势得到温差。 所使用的数字电压表集成在了仪器 上。六、 实验注意事项1. 在做稳态法时，要使温度稳定约要1 个小时左右，自行设计得到平衡的试验方案， 但必须保证温度稳定 10 分钟以上才能读数 T1 和 T2。2. 操作时避免烫伤，同时应保持环境条件的恒定，尤其保证T1、 T2 值测量和下铜盘散 热速率测量时的环境条件相同。3样品圆盘

7、B和散热盘P的几何尺寸，应用游标尺、千分尺多次测量取平均值。散热盘的质量m约1 kg,用天平称量。4 .本实验选用铜一康铜热电偶，建议Ti设定为60 C。5.本实验要求使用手动温度控制。七、 仪器维护与保养1. 使用前将加热盘与散热盘面擦干净，将样品两端面擦净，以保证接触良好。2. 在实验过程中，如若移开电热板，请先关闭电源。注意不要烫伤手。3. 实验结束后，切断电源，保管好测量样品。不要使样品两端划伤，以至影响实验的 精度。铜一康铜热电偶分度表热电势（mV）温度（C）012345678900.0000.0390.0780.1170.1560.195.0.2340.2730.3120.3511

8、00.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.155301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.569401.6111.6531.6951.7381.7801.8821.8651.9071.9501.992502.0352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.424602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.087301313.1763.2213.2662.312803.3573.4023.4473.4933.53