导热系数是表征物体热传导性能的物理量

导热系数是表征物体热传导性能的物理量。各种材料的导热系数不仅与构成材料的物质本身有关，而且与其结构、杂质含量及环境因素如温度、湿度、压力等有关。确定材料的导热系数需要用实验进行测量。【预习重点】材料导热系数的测量原理和方法。热电偶的测温原理。参考书：《温度测量》，T.J.奎恩著，第257页。【仪器】红外灯、杜瓦瓶、测温热电偶、数字电压表、待测样品、铜盘、支架。【原理】

1882年法国数学、物理学家傅里叶给出导热方程，即在物体内部，取两个垂直于导热方向、彼此相距h、温度分别为0和0(0>0)的平行面，若平面面积为S,在6t时间内，通过面积S的热量SQ满足下式：6Q/=AS(0-0)/h(9—1)12其中：6Q/6t为热流量；入为该物质的导热系数，单位为W/(m・K)。其定义为相距1m的两个面积为1m2的平面，其温度相差1°C，在1s时间内通过的热量。实验装置如图9—1所示。杜瓦瓶数字电压表图9—1导热系数测量实验装置示意杜瓦瓶数字电压表固定于底座上的3个测微螺旋头支撑着一个散热圆铜盘，在散热盘上安放一待测的圆盘样品，样品上再安放一圆筒加热体，圆筒加热体由其上方的红外灯提供热源，使样品上下表面维持温度0、0，0、0的值用安插在圆筒加热体、散热铜盘深孔中的热电偶来测量(热电偶接数字电压表)，热电偶的冷端浸于杜瓦瓶的冰水混合物中，单刀双掷开关用来变换热电偶的测量回路。数字电压表用来测量温差电动势。由式(9—1)知，单位时间内通过待测样品任一圆截面的热量忒(9—2)式中：R为圆形待测样品的半径；h为其厚度。当达到稳定状态时，0与0值保持不变，这时散热铜盘通过样品盘上表面的热流量与铜盘向周围散热的速2率相等。故可通过铜盘在稳定温度e的冷却速率务f来求出热流量务铜盘相等。故可通过铜盘在稳定温度e的冷却速率务f来求出热流量务铜盘在温度气的散热速率为臧务（m为铜盘的质量，。为其比热容）。当达(9—(9—3)将式（9—3）代入式（9—2）,得:君史齐（I〉【实验要求】（1）按图9—1安放好样品，连好测温回路。将红外灯电源电压调到180V左右，加热约20min,再将电压降至130V左右，然后每隔3min〜5min读一下温度值，可直接用电压值代表温度值。如在10min内，样品上下表面的温度e、e值保持不变，即可认为达到稳定状态。记下此时的e、121e值。2红外灯加热电压稳定在130V左右，记录每隔3min-5min读取的温度值：驾fnV)耳fnV)（2）移去样品再加热。当铜盘温度的对应读数比e值高1mV左右时，停止加热，移去圆筒和红外灯。在移去样品和加热筒及红外灯时，要特别注意圆筒不要碰到红外灯，以免碰坏灯出危险。（3）将样品覆盖在铜盘的上面，以保证铜盘的散热速率与初始状态相同。每隔30s读一次散热盘的温度值，记入下表，选取e附近的温度值，求出2tG耳fnV)（4）样品的几何尺寸要用游标卡尺多次测量取平均值。散热盘的质量由物理天平测出。（5）计算导热系数并求出其不确定度。给出正确的测量结果表达式。可以直接用电动势值代表温度值，代入式（9—4）计算。【思考题】（1）在测量铜盘的散热速率时，为什么要将