Ⅰ 誰能給下固體導熱系數的測量實驗的步驟啊
【實驗目的】
1．用穩態法測定不良導熱體橡膠的熱導率，並與公認值進行比較；
2．初步學慣用熱電偶進行溫度測量。
【實驗原理】
測量熱導率的方法比較多，可以歸並為兩類基本方法：一類是穩態法；另一類為動態法。用穩態法時，先用熱源對測試樣品進行加熱，並在樣品內部形成穩定的溫度分布，然後進行測量；而在動態法中，待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的，例如按周期性變化等。本實驗採用穩態法進行測量。
根據傅立葉導熱方程式，在物體內部，取兩個垂直於熱傳導方向、彼此間相距為h、溫度分別為T1和T2（設T1 ＞T2 ）的平行平面，若平面面積均為ΔS，則在Δt時間內通過面積ΔS的熱量ΔQ滿足下述表達式： （13-1）
式中 即為該物質的熱導率，也稱導熱系數。由此可知，熱導率是一個表示物質熱傳導性能的物理量，其數值等於兩相距單位長度的平行平面上、當溫度相差一個單位時、在單位時間內垂直通過單位面積所流過的熱量，其單位為W/mK。材料的結構變化與雜質多寡對熱導率都有明顯的影響；同時，熱導率一般隨溫度而變化，所以，實驗時對材料成份、溫度等都要一並記錄。
我們這里使用的TC-3型熱導率測定儀，就是採用穩態法測量不良導體、金屬、空氣等多種材料熱導率的一體化實驗儀器，由五大部分組成（具體結構如圖13-1所示）：
（1）加熱源：電熱管加熱銅板；
（2）測試樣品支架：支架、樣品板，散熱銅板、風扇；
（3）測溫部分：熱電偶，數字式毫伏表，杜瓦瓶；
（4）數字計時裝置：計時范圍166分鍾，解析度0.1秒；
（5）PID自動溫度控制裝置：控制精度 ，解析度 。
在支架上先放上圓銅盤B，在B的上面放上待測樣品C（圓盤形的不良導體），再把帶發熱器的圓銅盤A放在C上。發熱器通電後，熱量從A盤傳到C盤，再傳到B盤，由於A、B盤都是良導體，其溫度即可以代表C盤上、下表面的溫度T1和T2，T1 、T2分別由插入A、B盤邊緣小孔的熱電偶I來測量，熱電偶的冷端則浸在杜瓦瓶G中的冰水混合物中，通過感測器切換開關KI切換A、B盤中的熱電偶II、III與數字電壓表F的連接迴路。由式（13-1）可以知道，單位時間內通過待測樣品C任一圓截面的熱流量 為
（13-2）
式中Rc為樣品的半徑，hc為樣品的厚度。當熱傳導達到穩定狀態時，T1和T2的值不變， 於是通過樣品盤C上表面的熱流量與由散熱銅盤B向周圍環境散熱的速率相等，因此，可通過銅盤B在穩定溫度T2 時的散熱速率來求出熱流量 。實驗中，在讀得穩定時的T1、T2後，即可將C盤移去，而使盤A的底面與銅盤B直接接觸。當盤B的溫度上升到高於穩定時的值T2若干攝氏度或（0.2mV）後，再將圓盤A移開，讓銅盤B自然冷卻。觀察其溫度T2隨時間t變化情況，然後由此求出銅盤B在T2 的冷卻速率 ，而
(mB為紫銅盤B的質量，c為銅材的比熱容)，就是紫銅盤B在溫度為T2 時的散熱速率。但要注意：這樣求出的 是紫銅盤的全部表面暴露於空氣中的冷卻速率，其散熱表面積為 （其中RB與hB分別為紫銅盤B的半徑與厚度）。然而，在觀察測試樣品C的穩態傳熱時，B盤的上表面（面積為 ）是被樣品覆蓋著的。考慮到物體的冷卻速率與它的表面積成正比，則穩態時銅盤B散熱速率的表達式應作如下修正：
（13-3）
將式（13-3）代入式（13-2），得
（13-4）
【實驗儀器】
TC-3型熱導率測定儀，橡膠樣品, TW-1型物理天平，游標卡尺,冰水，硅油。
使用注意：
（1）使用前將加熱銅板A與散熱銅板B擦乾凈，樣品兩端面擦乾凈後，可塗上少量硅油，以保證接觸良好。
（2）實驗過程中，如需觸及電熱板，應先關閉電源，以免燙傷。
（3）實驗結束後，應切斷電源，妥為放置測量樣品，不要使樣品兩端面劃傷而影響實驗的正確性。
【實驗內容】
在測量熱導率前應先對散熱盤B和待測樣品盤C的直徑、厚度進行測量。
1、用游標卡尺測量待測樣品盤C直徑和厚度，各測1次。
2、用游標卡尺測量散熱盤B的直徑和厚度，各測1次，計算B盤的質量，也可直接用天平稱出B盤的質量。
一、不良導體熱導率的測量
1．把橡膠盤C放入加熱盤A和散熱盤B之間，用三個螺旋頭E夾緊（擰去固定軸H不用）。
2．在杜瓦瓶G中放入冰水混合物，將兩熱電偶I的冷端（兩條黑線）插入杜瓦瓶中，熱電偶的熱端（兩條紅線）分別插入加熱盤A和散熱盤B側面的小孔中，並將其溫差電動勢輸出的插頭分別插到儀器面板的感測器插座II和III上，如圖13-2所示。
注意：
（1）園筒發熱體盤A側面和散熱盤B的側面，都有供安插熱電偶I的小孔，安放發熱盤A時此兩小孔都應與杜瓦瓶在同一側，以免路線錯亂。熱電偶插入小孔時，要抹上一些硅油，並插到洞孔底部，保證接觸良好，熱電偶冷端插入浸於冰水中的細玻璃管內，玻璃管內也要灌入適當的硅油。
（2）本實驗選用銅-康銅熱電偶，溫差100℃時，溫差電動勢約4.2mV。
3．測量穩態時溫度T1和T2的數值。接通電源，打開電扇開關KB（使散熱盤有效、穩定地散熱），將「溫度控制PID」儀表上設置加溫的上限溫度（ ），加熱器開關KA打到高熱（Ⅲ）檔，當感測器II的溫度T1約為4mV左右時，再將加熱開關KA置於「Ⅱ」或「Ⅰ」檔，降低加熱電壓。使加熱盤A和散熱盤B逐步達到穩定的溫度分布（約需40分鍾時間）。當達到穩態時，每隔3分鍾記錄VT1和VT2的值。
注意：當達到穩態時，VT1和VT2的數值在10分鍾內的變化小於0.03毫伏，或VT2的數值在10分鍾內不變即可認為已達到穩定狀態，約需40分鍾時間。
說明：對一般熱電偶來說，溫度變化范圍不太大時，其溫差電動勢mV值與待測溫度值的比是一個常數，因此，在用公式（13-4）計算熱導率時，可以直接用溫差電動勢值取代溫度值。
4．測量散熱盤B在溫度穩態值T2附近的散熱速率 。移開圓盤A，取下橡膠盤C，並使圓盤A的底面與銅盤B直接接觸，當盤B的溫度上升到高於穩定態的值T2若干度（0.2mV左右）後，關掉加熱器開關KA（電扇仍處於工作狀態），將A盤移開（注意：此時橡膠盤C不再放上），讓銅盤B自然冷卻，記錄T2共約6～8次，每隔30秒一次（注意：記錄的數據必須保證溫度穩態值T2在其測量范圍以內）。
5．關掉電扇開關KB和電源開關KF。
二、金屬熱導率的測量（選做）
1、將圓柱體金屬鋁棒（廠家提供）置於發熱圓盤與散熱圓盤之間。
2、在杜瓦瓶G中放入冰水混合物，將兩熱電偶I的冷端（兩條黑線）插入杜瓦瓶中，熱電偶的熱端（兩條紅線）分別插入分別插入金屬圓柱體上的上下兩孔中，並將其溫差電動勢輸出的插頭分別插到儀器面板的感測器插座II和III上。
3、當發熱盤與散熱盤達到穩定的溫度分布後，T1、T2值為金屬樣品上下兩個面的溫度，此時散熱盤B的溫度為T2值。因此測量B盤的冷卻速度為：
由此得到熱導率為
4、測量散熱盤B在溫度穩態值T2附近的散熱速率 。移開圓盤A，取下金屬圓柱體C，並使圓盤A的底面與銅盤B直接接觸，當盤B的溫度上升到高於金屬圓柱體上的下表面的穩定態值T2若干度（0.2mV左右）後，關掉加熱器開關KA（電扇仍處於工作狀態），將A盤移開（注意：此時金屬圓柱體C不再放上），讓銅盤B自然冷卻，記錄T2共約6～8次，每隔30秒一次（注意：記錄的數據必須保證溫度穩態值T2在其測量范圍以內）。
三、空氣熱導率的測量（選做）
當測量空氣的熱導率時，通過調節三個螺旋頭，使發熱圓盤與散熱圓盤的距離為h，並用塞尺進行測量（即塞尺的厚度），此距離即為待測空氣層的厚度。注意：由於存在空氣對流，所以此距離不宜過大。
【數據處理】
1．基本數據
銅的比熱容c = 385.06J/（Kg·K）
室溫t = ± ℃,
(1)散熱盤B
直徑2RB = ± mm， 半徑RB = ± mm，
厚度 hB = ± mm， 質量mB= ± g
(2)橡膠盤C
直徑2RC = ± mm， 半徑RC = ± mm，
厚度 hC= ± mm
2．實驗數據
（1）穩態時T1、T2的數據（每隔3分鍾記錄）
i
1
2
3
4
5
平均
T1（mV）
T2（mV）
（2）散熱速率
t（s）
0
30
60
90
120
150
180
(mV/s)
T2（mV）
3．根據實驗結果，計算出不良導熱體的熱導率 。[硅橡膠的熱導率由於材料的特性不同，范圍為0.072W/（m·K）~0.165W/（m·K），本實驗給出的硅橡膠熱導率在285K (12℃)左右時為 =0.165W/（m·K），鋁合金熱導率的理論參考值為130~150 W/（m·K）]求出百分差。
附錄 銅—康銅熱電偶分度表
溫度
(℃)
熱電勢（mV）
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0.000
0.039
0.078
0.117
0.156
0.195.
0.234
0.273
0.312
0.351
10
0.391
0.430
0.470
0.510
0.549
0.589
0.629
0.669
0.709
0.749
20
0.789
0.830
0.870
0.911
0.951
0.992
1.032
1.073
1.114
1.155
30
1.196
1.237
1.279
1.320
1.361
1.403
1.444
1.486
1.528
1.569
40
1.611
1.653
1.695
1.738
1.780
1.882
1.865
1.907
1.950
1.992
50
2.035
2.078
2.121
2.164
2.207
2.250
2.294
2.337
2.380
2.424
60
2.467
2.511
2.555
2.599
2.643
2.687
2.731
2.775
2.819
2.864
70
2.908
2.953
2.997
3.042
3.087
30131
3.176
3.221
3.266
2.312
80
3.357
3.402
3.447
3.493
3.538
3.584
3.630
3.676
3.721
3.767
90
3.813
3.859
3.906
3.952
3.998
4.044
4.091
4.137
4.184
4.231
100
4.277
4.324
4.371
4.418
4.465
4.512
4.559
4.607
4.654
4.701
110
4.749
4.796
4.844
4.891
4.939
4.987
5.035
5.083
5.131
5.179
【思考題】
（1）散熱盤下方的軸流式風機起什麼作用？若它不工作時實驗能否進行？
（2）本實驗對環境條件有些什麼要求？室溫對實驗結果有沒有影響？
（3）試定量估計用溫差電動勢代替溫度所帶來的誤差。
（4）分析本實驗的主要誤差。
http://61.153.216.111/ggsyzx/wlsyzx/uploadfile/%B9%CC%CC%E5%C8%C8%B5%BC%C2%CA%B5%C4%B2%E2%C1%BF.htm
這裡面有很詳細的資料
Ⅱ 應用穩態法如何是否可以測量導體的導熱系數，如果可以對實驗樣品有什麼要求實驗方法與測不良導體有什麼
穩態法誤差主要是在物體直接的熱流量無法計算，而且熱量在空氣中有損失，使物體兩表面的溫度測量不準確。
熱研科技劉老師測試穩態法導熱系數實驗條件：
1.實驗樣品必須是不良導體。（散熱不會太快）
2.穩態法是利用熱源在待測樣品內形成一穩定的溫度分布；然後進行測量。
動態法中待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的，例如呈周期性的變化等。