《大學化學實驗（II）》課程實驗數據記錄
大學：化學大學專業：光電信息科學與工程年級：15
實驗人姓名（學號）：李法翰（
V］白天［］
日期：2016年12月20日禮拜二下午［］晚上［
溫度：24r相對溫度：46%實驗B2不良導體熱傳導率的檢測（準穩態法）
【實驗目的】
（1）了解準穩態法檢測導熱系數和比熱的原理.
（2）學習熱電偶檢測體溫的原理和使用方式.
（3）用準穩態法檢測不良導體的導熱系數和比熱.
［原理概述］
熱傳導是熱傳遞三種基本形式之一。導熱系數定義為單位氣溫梯度下每單位時間內由單位面積傳遞的熱量，單位為W/（m?K）。它表征物體導熱能力的大小。
比熱是單位質量物質的潛熱量。單位質量的某種物質哈工大物理實驗準穩態，在氣溫下降（或減少）1度
時所吸收（或放出）的熱量，稱作這些物質的比熱，單位為J/（kgK）。
檢測導熱系數和比熱一般都用穩態法，使用穩態法要求水溫和熱流量均要穩定，但在實際操作中要實現這樣的條件比較困難，因此會造成檢測的重復性、穩定性、一致性較差，偏差也較大。為了克服穩態法檢測的那些弊病哈工大物理實驗準穩態，本實驗使用了一種新的檢測方式――準穩態法，使用準穩態法只要求溫差恒定和溫升速度恒定，而毋須通過長時間的加熱達到穩態，就可以通過簡單的估算得到導熱系數和比熱。
1.準穩態法檢測原理
考慮如圖1所示的一維無限大導熱模型：一無限大不良導體平板長度為2R，初始溫
度為to,如今平板一側同時施加均勻的指向中心面的熱流密度qc,則平板各處的氣溫t（x,）
將隨加熱時間.而變化
以試樣中心為座標原點，上述模型的物理描述可抒發如下:
r)r)
-----=c----:—
drdx2
_坐d?巧_0
Adx
r(jc?0)—ZQ
(1)
式中a-牡:c,一為材料的導熱系數，為材料的密度,
ES1理想中的無限大不良導體平槻*c為材料的比熱。
可以給出此等式的解為:
r)=
「十丄宀叫琴￡0匚込竺z
2R6托fn2R
考察t（x,）的解析式（2）可以看見，隨加熱時間的降低，樣品各處的氣溫將發生變化，但是我們注意到式中的級數求和項因為指數衰減的緣由，會隨加熱時間的降低而逐
漸變小，直到所占份額可以忽視不計。
定量剖析表明，當耳"打之后，上述級數求和項可以忽視。這時式（2）可簡寫成:
IX
.r3R
R2R~~6
這時，在試件中心處有x=0,因此有:
r(x.r)=+——-—
R6在試件加熱面處有x二R,因此有:
azR
----|----
R3
^>0.5由式（4）和（5）可見，當加熱時間滿足條件
(4)時，在試件中心面和加熱面處溫
度和加熱時間成線性關系，溫升速度都因此值是一個和材料導熱性能和實驗條件有
關的常數，此時加熱面和中心面間的氣溫差為：
Az=i(R.r)-『(