传热是自然界中极为普遍的现象。近百年来，人们利用传统的傅立叶导热定律成功地解决了大部分实际的导热问题。但是随着现代科技的发展，尺度(空间、时间)的微小化和外部作用的极端化，使得传统的导热定律不能准确地描述这类导热问题。小样品的超快速冷却是一种典型的微小时间内微小尺寸下的导热问题。 本文分别从理论和实验两方面讨论了小样品在过冷液氮中冷却时动态导热特性，具体工作如下： 1、本文利用单相滞后导热模型讨论了亚音速、跨音速和超音速时小样品在过冷液氮中冷却时温度场的分布情况以及冷却速率与热马赫数的关系； 2、本文利用双相滞后导热模型讨论了亚音速时小样品在过冷液氮中冷却时温度场的分布情况，并把两种模型的计算结果加以比较，发现两种导热模型在讨论小样品在过冷液氮中超快速冷却时的动态导热特性得到的结论基本一致，但前者相对简单，后者在定量上更加精确； 3、本文研制的实验用弹射装置采用弹射系统与沉浸系统分开设计，既实现了较宽范围弹射速度的无级调速，样品的弹射速度可以达到6m/s左右；又很好地减小了小样品在沉浸过程中的晃动，有利于保持小样品沉浸速度的稳定； 4、建立了小样品在过冷液氮中超快速冷却的实验系统，制取了各种过冷度的液氮和接近三相点温度的泥氮； 5、建立了小样品在过冷液氮中冷却时的温度和速度的计算机测量和控制系统：各单元能在计算机的调控下完成弹射器的弹射触发控制、小样品在过冷液氮中的沉浸速度和温度测量； 6、本文系统地、定量地讨论了小样品在不同沉浸速度、不同过冷度时的温度变化情况及冷却速率的变化情况：小样品在弹射入过冷液氮时，在很短的时间温度急剧下降，冷却速率可以到达103K/s，提高沉浸速度和增加过冷度，可以明显地提高冷却速率； 7、将两种非傅立叶导热模型所得到的温度变化趋势和实验测定结果进行比较，发现理论和实验基本吻合，但理论计算和实验结果之间仍然有一定的偏差，这可能是因为计算时所选取的参数不够准确而引起的。