实验九 导热系数的测量
[实验目的]
用稳态法测出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。

[实验仪器]
发热盘A ，散热盘P ，样品B ,数显计时器，毫伏表，电源，冰瓶，游标卡尺。

[实验原理]
h
T T S t Q
21-=∆∆λ ( 9－1 )
B B
R h T T t Q
221πλ-=∆∆ ( 9－2 )
(
)()
P
P 2
P P
P 2P h R 22h R 2R mc ππππ++∆∆=∆∆R t T t Q （9－3） ()()()2
211
222B
P P B P P R T T h R h h R t T mc
πλ•-+•+∆∆= (9－4）
[实验步骤]
1、用游标卡尺测量待测样品直径和厚度，各测5次。

2、用游标卡尺测量散热盘P 的直径和厚度，测5次。

用天平称出P 盘的质量。

一、不良导体导热系数的测量
1、实验时，先将待测样品（例如硅橡胶圆片）放在散热盘P 上面，然后将发热盘A 放在样品盘B 上方，并用固定螺母固定在机架上，再调节三个螺旋头，使样品盘的上下两个表面与发热盘和散热盘紧密接触。

2、在杜瓦瓶中放入冰水混合物，将热电偶的冷端（黑色）插入杜瓦瓶中。

将热电偶的热端（红色）分别插入加热盘A 和散热盘P 侧面的小孔中，并分别将其插入加热盘A 和散热盘P 的热电偶接线连接到仪器面板的传感器Ⅰ、Ⅱ上。

3、接通电源，将加热开关置于高挡，开始加热。

当传感器Ⅰ的温度读数V T1约为时，再将加热开关置于低挡，降低加热电压，以免温度过高。

4、传感器Ⅰ、Ⅱ的读数不再上升（V T1和V T2的数值在10min 内的变化小于，约需40分钟，视不同的实验条件而不同）时，说明已达到稳态，每隔3分钟记录V T1和V T2的值。

5、测量散热盘在稳态值T 2附近的散热速率（
t
Q
∆∆）。

移开铜盘A ，取下橡胶盘，并使铜盘A 的底面与铜盘P 直接接触，当P 盘的温度上升到高于稳定态的V T2值若干度（左右）后，再将铜盘A 移开，让铜盘P 自然冷却，每隔30秒(或自定)记录此时的T 2值。

根据测量值计算出散热速率
t
Q
∆∆。

二、金属导热系数的测量
1、先将两块树脂圆环套在金属圆筒两端，并在金属圆筒两端涂上导热硅脂，然后把圆柱体金属铝棒，置于发热圆盘与散热圆盘之间。

调节散热盘P 下方的三颗螺丝，使金属圆筒与加热盘A 及散热盘P 紧密接触。

2、当发热盘与散热盘达到稳定的温度分布后，T 1、T 2值为金属样品上下两个面的温度，此时散热盘P 的温度为T 3值。

因此测量P 盘的冷却速度为：
3
T T t
Q =∆∆
由此得到导热系数为2
211
3
mR T T h t
Q mc
T T ⨯-⨯
∆∆==λ
测T 3值时可在T 1、T 2达到稳定时，将插在发热圆盘与散热圆盘中的热电偶取出，分别插入金属圆柱体上的上下两孔中进行测量。

三、测量空气的导热系数，调节三个螺旋头，使发热圆盘与散热圆盘的距离为h ，并用塞尺进行测量（即塞尺的厚度），此距离为待测空气层的厚度。

[实验数据与结果]
1、 实验数据记录（铜的比热11C g cal 09197.0c --︒⋅⋅=，比重cm 3
）
散热盘P ： 质量m = 968 (g) 半径==
P P D 2
1
R （cm ）
橡胶盘： 半径==B B D 2
1R （cm ）
稳态时T 1、T 2的值（转换见附录2的分度表）T 1=℃ T 2= ℃
散热速率：
2、根据实验结果，计算出不良导热体的导热系数,并求出相对误差。

()
()()2
211
222B P P B P P R T T h R h h R t T mc
πλ•-+•+∆∆=
相对误差=%~% [实验结果分析]
1、放置热电偶的发热和散热圆盘侧面的小孔应与杜瓦瓶同一侧，避免热电偶线相互交叉。

2、实验中，抽出被测样品时，应先旋松加热圆筒侧面的紧定螺钉。

样品取出后，小心将加热圆筒降下，使发热盘与散热盘接触，应防止高温烫伤。

= W/。