巴合提古丽·阿斯里别克，安 迪，孙迎春，郑丁元

（1.东北师范大学物理学院，吉林长春130024；2.新疆伊犁师范学院物理与电子信息学院，新疆伊宁835000；3.吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春130012）

1 原 理

良导体导热系数实验是理工科和师范院校理科的物理实验中普遍开设的基础物理实验内容之一，在热力学实验中具有重要的位置.通常采用稳态法进行教学实验，实验装置（见图1）是将一粗细均匀的包有隔热层的金属黄铜柱（横截面积为S）的一端用电加热，另一端用直径为4mm的中空铜管缠绕3圈以通过水流来冷却黄铜柱，水从M端流入（温度计t3显示温度值），自N端流出（温度计t4显示温度值），流出的水吸收了从圆柱体高温端传递的热量，温度升高.此外，插在黄铜柱截面A和B（二截面间距离为l）处的温度计t2和t1可以准确读出二截面每一时刻的温度值.

图1 良导体导热系数实验装置

按傅里叶热传导方程，在τ时间内通过测温点A和B截面的热量为

式中λ即为金属导热系数.当温度计t1，t2，t3和t4显示的温度值不变时，系统就达到了热稳定状态，即单位时间内通过黄铜圆柱截面的热量与冷却水带走的热量相同.若在相同时间内流过了质量为m的水[水的比热容为c＝41.73×103J／（kg·℃）]，因此水流带走的热量Q′为：

则在热稳定时Q′＝Q，因此，金属的导热系数可以表示为：

显而易见，热稳定状态对测量导热系数的结果有决定性的影响，而冷却水的流量与系统的热稳定时间及稳定温度密切相关，因此，研究冷却水……