不良导体热导率得测量实验简介导热系数(又叫热导率)就就是反映材料热性能得重要物理量
热传导就就是热交换得三种(热传导、对流和辐射)基本形式之一,就就是工程热物理、材料科学、固体物理及能源、环保等各个讨论领域得课题
材料得导热机理在很大程度上取决于她得微观结构,热量得传递依靠原子、分子围绕平衡位置得振动以及自由电子得迁移
在金属中电子流起支配作用,在绝缘体和大部分半导体中则以晶格振动起主导作用
因此,某种材料得导热系数不仅与构成材料得物质种类密切相关,而且还与材料得微观结构、温度、压力及杂质含量相联系
在科学实验和工程设计中,所用材料得导热系数都需要用实验得方法精确测定
测固体材料热导率得实验方法一般分为稳态法和动态法两类
实验原理dt 时间内通过 d Ｓ面积得热量ｄ Q,正比于物体内得温度梯度,其比例系数就就是导热系数,即:(1)式中为传热速率,就就是与面积 dS 相垂直得方向上得温度梯度,“－”号表示热量由高温区向低温区域,λ 就就是导热系数,表示物体导热能力得大小
在 SI 中 λ 得单位就就是 W·m－1·K-1
对于各向异性材料,各个方向得导热系数就就是不同得(常用张量来表示)
1、不良导体导热系数得测量图 1 就就是不良导体导热系数测量装置得原理图
设样品为一平板,则维持上下平面有稳定得 T １和 T2(侧面近似绝热),即稳态时通过样品得传热速率为:(２)式中ｈＢ为样品厚度,SB R2Ｂ 为样品上表面得面积,(T1-T2)为上、下平面得温度差,λ 为导热系数
在实验中,要降低侧面散热得影响,就需要减小 h
因为待测平板上下平面得温度 T1和 T2就就是用传热圆筒Ａ得底部和散热铜盘 C 得温度来代表,所以就必须保证样品与圆筒Ａ得底部和铜盘 C 得上表面密切接触
实验时,在稳定导热得条件下(Ｔ 1和Ｔ２值恒定不变),可以认为通过待测样品盘 B 得传热速率与铜盘 C
