两块铜板分别保持在恒定温度T,和T,就可能在垂直于样品表面的方向上形成温度的梯度 分布。样品厚度可做成h≤D(样品直径)。这样，山于样品侧面积比业板面积小得彩，山侧 面散去的热量可以忽略不计，认为热量是沿垂直于样品半面的方向上传导，即只在此方向 有温度梯度。山于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样 品内同一半行半面上各处的温度也相同。这样只要测出样品的厚度h和两块铜板的温度T,、 T,,就可以确定样品内的温度梯度 ,加热 上铜板 样品 L传热 下铜板 散热 图1导热系数测试仪实验原理 为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到 低温侧铜块，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。当加热速率、传热速率与散热 速率相等时，系统就达到一个动念半衡状念，称之为稳念。此时低温侧铜板的散热速率就是 样品内的传热速率。这样，只要测量低温侧铜板在稳态温度工，下散热的速率，也就间接测 出了样品内的传热速率。而铜版的散热率与其冷却速率（温度变化率）有关，其表 达式为： =-mc4 (2) 式中的m为铜板的质量，C为铜板的比热容，负号表示热量向低温方向传递。 因为质量容勿直接测量，C为常量，这样测量铜板的冷却速率即可得到铜板的散热速率。 在达到稳念后，移去样品，用加热铜板直接对下金属铜板加热，使其的温度高于稳定温度 T2(大约高出10℃左右)再让其在环境中自然冷却，直到温度低于T,,测出温度在大于 T,到小于T,区间中随时间的变化关系，描绘出T一t曲线见图2所示，曲线在T2处的斜 率就是铜板在稳态温度时T,下的冷却速率
T 七女6封之 图2白然冷时温皮随时何的变化规律 应滨注意硝是，这拼得出的？是布解板全常表面琴搭于空气中的沙却速率，其散热面 积为2xRp2+2rR即p(其中R和hp分别是下铜板的半径和厚度)，然而在实验中稳态传 热时，铜板的上表面（面积为R2)是被样品覆盖的，山于物体的散热速率与它们的面积 成正比，所以稳念时，铜板散热速率的表达式应修正为： =-m, πR2+2πRnhp ci‘2R:+2R,, 3) h 将上式代入热传导定律表达式，并考虑到S=严R2可以得到导热系数： w动说定7五 h ,dr (4) 式中的R为样品的半径、h为样品的高度、m为下铜板的质量、C为铜块的比热容 R即和e分别是下铜板的半径和厚度。式中右侧各项均为常量或直接易测量。 本实验选用铜一块铜热电偶测温度，温差100℃时，其温差电动势约4.0mV,故配 用量程0一20mV,并能读到0.01mV的数宁电压表（数字电压表前端采用自稳零放大器，故 无须调零)。山于热电偶冷端温度为0℃，对一定材料的热电偶而言，当温度变化范田不大时， 其温差电动势(mV)与待测温度(0℃)的比值是一个常数。山此，在用(4)计算时，可以 直接以电动势值代表温度值。 三、实验仪器 YBF一3导热系数测定仪、测试样品（橡皮、胶木板、硬钻）游标卡尺等 四、实验内容 1,用游标尺测定待测材料的厚度h及直径D、下铜盘的厚度p及直径Dp、用天半称下 铜盘的质量。反复二次取平均值，记入表1。 2,安咒待测材料、铜盘时，须使放置热电偶的涮孔与杜瓦瓶同一侧。热电偶插入铜盘
的小孔时，要抹上些硅脂并插到制孔底部，使热电偶测温端与铜盘接触良好，热电偶冷端接 冰点补偿装置。 3.对上铜板进行加热。先将热板电源电压打在高档，加热约20分钟后T,=1.00,即 可将开关拨企低档，通过调节电热板电压高档、低档及断电档，使T读数在±0.03V范围 内，同时每隔30秒记下样品上、下圆盘的温度1，和T,的数值，待样品上、下表面温度T、 T2示值在5分钟内不变即可认为已达到稳定状态，记下此时的T,和T值。 4.移去样品，对下铜板加热，当下铜盘温度比T2高出10℃左右时，移去上铜板，让下 铜盘所有表面均暴露于空气中，使下铜板自然冷却，每隔0秒读一次下铜盘的温度示值并 记录，直全温度下降到T2以下10℃值，记入表2。作铜板的T一t冷却速率曲线。（选取邻 近T2的测量数据来求出冷却速率) 5.计算样品的导热系数入。 五、数据记录与处理 1测量A、B盘的厚度与直有 表1 有径(mm) 厚度(mm) 序号 2 3 1 2 3 A板 B板 A、B板的几何尺小测量结果 A质量m g,比热容c= kJ/kgK。 稳定温度（实际是电压值）： T: T2: 2.上、下铜板稳态温度（电动势） 等待上制板加热全设定温度后，每隔3分钟读取上、下铜板电势示值并判断上铜板一样 品一下铜板组成的系统是杏达到稳定状态。若达到稳念，记采上下铜板的电势值（自拟表格 记采数据)。 3.下金属盘冷却速率的测量 当下铜板电势值降金(V2+0.05)mV时，按下计时按钮，依次将下铜板冷却时显示的 电势值和其对应的时刻值记录到数据表2中，直至其温度下降到稳念温度工，以下。 表2 下制板冷知速率 胶木板s) (mV) 制板冷知速=m/S 硅橡胶s)