实验三 用准稳态法测量比热和导热系数
本实验内容属于热物理学的内容，热传递的三种基本方式包括热传导，热对流和热辐射，热传导是热传递三种基本方式之一，而衡量物质热传导特性的重要参数是物质的比热和导热系数。
导热系数定义为单位温度梯度下每单位时间内由单位面积传递的热量，单位为W / (m·K)。它表征物体导热能力的大小。
比热是单位质量物质的热容量。单位质量的某种物质，在温度升高（或降低）1度时所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热,单位为J/（kg·K）。
以往测量导热系数和比热的方法大都用稳态法，使用稳态法要求温度和热流量均要稳定，但在实验中实现这样的条件比较困难，因而导致测量的重复性、稳定性、一致性差，误差大。为了克服稳态法测量的误差，本实验使用了一种新的测量方法---准稳态法，使用准稳态法只要求温差恒定和温升速率恒定，而不必通过长时间的加热达到稳态，就可通过简单计算得到导热系数和比热。
实验目的：
1、了解准稳态法测量导热系数和比热系数的原理。
2、学习热电偶测量温度的原理和使用方法。 3、用准稳态法测量不良导体的导热系数和比热。
实验仪器：
1、ZKY-BRDR型准稳态法比热导热系数测定仪。
2、实验装置一个，实验样品两套（橡胶和有机玻璃，每套四块），加热板两块，热电偶两只，导线若干，保温杯一个。
实验原理：
一、准稳态法测比热和导热系数的理论原理
如图１所示的一维无限大导热模型：一无限大不良导体平板厚度为２R，初始温度为t0，现在平板两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度qc，则平板各处的温度t(x,?)将随加热时间?而变化。
以试样中心为坐标原点，上述模型的数学描述可表达如下：
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??t(x,?)?2t(x,?)?a?2???x???t(R,?)qc?t(0,?) ???0
?x??x??t(x,0)?t0??式中a??/?c，?为材料的导热系数，?为材料的密度，c为材料的比热。 可以给出此方程的解为（推导过程见附录）：
qca12R2R(?1)t(x,?)?t0?(??x??2??R2R6?n?1n2?n?1n?cosx?eR?an2?2?R2)（１）
考察t(x,?)的解析式（１）可以看到，随加热时间的增加，样品各处的温度将发生变化，而且我们注意到式中的级数求和项由于指数衰减的原因，会随加热时间的增加而逐渐变小，直至所占份额可以忽略不计。
定量分析表明当a??0.5以后，上述级数求和项可以忽略。这时式（１）变成：
R2qc?a?x2R? （２） t(x,?)?t0??????R2R6??这时，在试件中心处有x?0，因而有：
t(x,?)?t0?qc?a?R??? （３） ???R6?在试件加热面处有x?R，因而有：
qc?a?R?t(x,?)?t0??? （４）
??R3??由式（３）和（４）可见，当加热时间满足条件
a??0.5时，在试件中心面和加热面处R2温度和加热时间成线性关系，温升速率同为
aqc，此值是一个和材料导热性能和实验条件?R有关的常数，此时加热面和中心面间的温度差为：
?t?t(R,?)?t(0,?)?1qcR （５） 2?由式（５）可以看出，此时加热面和中心面间的温度差?t和加热时间?没有直接关系，保持恒定；系统各处的温度和时间是线性关系，温升速率也相同，我们称此种状态为准稳态。
当系统达到准稳态时，由式（５）得到
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??qcR （６） 2?t根