金属比热容的测量详解
冷却法测金属比热容冷却曲线
冷却法测金属比热容冷却曲线冷却法测金属比热容冷却曲线一、引言在金属材料的研究领域中，比热容是一个重要的物理学参数。
它描述了单位质量的物质升温1摄氏度所需要吸收的热量，因此对于热工学和材料科学至关重要。
近年来，冷却法测金属比热容的方法备受关注。
它通过测量金属材料冷却过程中温度的变化来获得金属的比热容冷却曲线，为研究金属热学性质提供了一种新的途径。
二、冷却法测金属比热容的原理1. 冷却法测金属比热容的基本原理冷却法测金属比热容是通过测量金属材料冷却过程中温度的变化来计算金属的比热容。
在进行实验前，首先将金属样品加热至一定温度，然后迅速取出并置于恒温环境中进行冷却。
在冷却过程中，利用热敏电阻或红外线测温仪等设备测量金属样品的表面温度变化，得到温度随时间的曲线。
2. 求解金属比热容冷却曲线根据金属比热容的定义，可以利用热学公式对冷却过程中的温度变化进行分析。
结合传热学和热学理论，通过数学建模对冷却过程中的温度变化进行拟合，从而得到金属的比热容冷却曲线。
这一曲线可以反映金属材料的热学性质和热传导行为，为材料研究和工程应用提供了重要参考。
三、冷却法测金属比热容的优势1. 非破坏性测量与传统的比热容测量方法相比，冷却法测金属比热容具有非破坏性的特点。
它不需要破坏性取样，能够对材料进行连续、实时监测，为金属材料的研究提供了更多可能。
2. 高灵敏度和快速响应冷却法测金属比热容采用温度传感器实时监测温度变化，因此具有高灵敏度和快速响应的特点。
可以对金属材料的微小热学变化进行敏感检测，有助于揭示金属材料的微观热学特性。
四、个人观点与展望通过冷却法测金属比热容，我们可以更加全面地了解金属材料的热学性质，为材料加工、应用和性能改进提供重要参考。
未来，随着实验技术和数学建模方法的进一步完善，冷却法测金属比热容将在金属材料研究领域发挥更大的作用。
总结冷却法测金属比热容是一种新兴的金属材料热学性质测量方法，具有非破坏性、高灵敏度和快速响应的特点。
冷却法测量金属比热容
金属比热容的测量一、 实验目的：1.了解牛顿冷却定律；2.掌握冷却法测金属比热容的方法。
二、实验原理：根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学中常用方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100C o 或200C o 时的比热容。
通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件。
单位质量的物质，其温度升高1K(1C o )所需的热量叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为M 1的金属样品加热后，放到较低温度的介质(例如：室温的空气)中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失(t Q ∆∆)与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：tM C t Q ∆∆=∆∆111θ(1) (1)式中C 1为该金属样品在温度1θ时的比热容，t∆∆1θ为金属样品在1θ时的温度下降速率。
根据冷却定律有：m s a tQ)(0111θθ-=∆∆ (2) (2)式中a 1为热交换系数，S 1为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。
由式(1)和(2)，可得：m s a tM C )(0111111θθθ-=∆∆ (3) 同理，对质量为M 2，比热容为C 2的另一种金属样品，可有同样的表达式：m s a tM C )(0222222θθθ-=∆∆ (4) 由上式(3)和(4)，可得：mms a s a tM C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--=∆∆∆∆所以：mm s a tM s a t M C C )()(01112202221112θθθθθθ-∆∆-∆∆=如果两样品的形状尺寸都相同，即S 1=S 2；两样品的表面状况也相同(如涂层、色泽等)，而周围介质(空气)的性质当然也不变，则有a 1=a 2。
于是当周围介质温度不变(即室温0θ恒定而样品又处于相同温度1θ=θθ=2)时，上式可以简化为:221112)()(tM t M C C ∆∆∆∆=θθ (5)如果已知标准金属样品的比热容C 1质量M 1；待测样品的质量M 2及两样品在温度θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C 2。
冷却法测定金属比热容的实验原理
冷却法测定金属比热容的实验原理
冷却法测定金属比热容的实验原理基于牛顿冷却定律。
这个定律描述了温度高于周围环境的物体向周围媒质传递热量逐渐冷却时所遵循的规律。
具体来说，当物体表面与周围存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比，比例系数称为热传递系数。
在冷却法测定金属比热容的实验中，这个原理被用来测量金属的比热容。
实验中，待测量的金属样品会经历温度的变化，并通过与周围环境的热交换来达到热平衡。
通过测量样品在不同温度下的冷却速率，可以计算出金属的比热容。
为了进行这样的实验，需要使用一些专门的实验仪器，如DH4603型冷却法金属比热容测量仪。
此外，还需要准备待测量金属材料样品（如铜、铁、铝等）。
以上信息仅供参考，建议查阅物理书籍或咨询物理老师获取更准确的信息。
2.16冷却法测量金属的比热容
2.16冷却法测量金属的比热容根据牛顿冷却定律用冷却法测定金属或液体的比热容是量热学中常用的方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可得各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜样品为标准样品，而测定铁、铝样品在100℃时的比热容。
通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系，以及进行测量的实验条件。
热电偶数字显示测温技术是当前生产实际中常用的测试方法，它比一般的温度计测温方法有着测量范围广，计值精度高，可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点；其次，它的电量数字化还可以对工业生产自动化中的温度量直接起着监控作用。
【实验目的】1.掌握冷却法测定金属比热容的方法；2.了解金属的冷却速率与环境之间的温差关系，以及进行测量的实验条件。
【实验原理】单位质量的物质，其温度升高1K （或1℃）所需的热量称为该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为M 1的金属样品加热后，放到较低温度的介质（例如室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失（△Q/△t ）与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：（1）（1）式中c 1为该金属样品在温度θ1时的比热容，为金属样品在θ1的温度下降速率。
根据牛顿冷却定律我们知道当物体表面温度高于周围而存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差有关，于是有：（2）mS t Q )(0111θθα−=∆∆（2）式中为热交换系数，S 1为该样品外表面的面积，m 为常数，θ1为金属样品的温度，θ0为周1α围介质的温度。
由式（1）和（2），可得（3）mS tM c )(0111111θθαθ−=∆∆同理，对质量为M 2，比热容为c 2的另一种金属样品，可有同样的表达式：（4）mS tM c )(0122122θθαθ−=∆∆由式（3）和（4），可得：所以假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），即S 1=S 2；两样品的表面状况也相同（如涂层、色泽等），而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有。
实验十二冷却法测量金属比热容
实验十二冷却法测量金属比热容本实验采用冷却法来测定金属的比热容，这是一种常用的测量方法。
1. 实验原理热传递方程中有一个很重要的参数就是物质的比热容，它反映了物质吸收或者释放热能的能力。
比热容的单位是J/(kg.K)，表示在单位质量下，物质的温度升高1K所需要的热量。
因此，在测量物质的比热容时，需要在物质中输入热量，并且测量物质的温度变化。
利用冷却法，可以测量出物质的比热容。
假设在时间t=0时刻，铜加热器和铜试片的温度均为T1，并且铜试片的质量为m。
铜加热器发出的热量与温差成正比，比例常数为k。
因此，在时间t内，铜试片的温度T2随时间的变化符合下面的式子：T2-T1=-k(t-t0)其中，t0是温度计读数的时间。
在热传递的过程中，金属试片的热能不断散失，最终达到平衡状态。
根据稳态热传导定律，热流密度q=λ(dT/dx)，其中，q表示热通量，λ表示热传导系数，dT/dx表示温度梯度。
由于试片较薄，温度在轴向上分布均匀。
所以，有稳态的温度分布：T(x)=T1+(T2-T1)x/l其中，l表示试片的长度。
所以，热流Q=qS=λS(T2-T1)/l，其中S表示试片截面积。
所以，可以得出下面的式子：这样的话，就可以测定出试片的比热容。
2. 实验步骤（1）测量金属块的质量，并记录下来。
（2）将铜试片装于铜加热器上，并将铜试片与温度计夹紧。
（3）用电热丝加热铜加热器，将铜加热器上升至一定温度，然后关闭电源，同时记录下当前的温度。
（4）等待温度计读数稳定后，记录下当前的温度，然后开始计时。
（5）每20秒记录一次温度，并将数据记录于实验记录表上。
（6）在试验记录表中，利用现成的公式计算出金属的比热容，并进行统计分析。
3. 实验注意事项（1）实验中需要注意安全，尤其是在使用电热丝加热铜加热器时。
（2）一定要注意选用好的温度计，并在对温度计进行校准后再使用。
（3）试片需要平放于铜加热器上，以尽量减小铜试片与空气之间的热量交换。
金属比热容的测量
c1M1
根据牛顿冷却定律有
1 -------- (2)
样t 品1：1
t
a1S1 c1M1
(1
0 )
样品2：2
t
a2 S2 c2M 2
(1
0 )
尺寸相同：S1=S2 环境相同：a1=a2
样品1的冷却
c2
c1
M1 M2
(
t
)1
(
t
)2
速率
(3) 样品2的冷却
速率
二、 实验原理/2.2比热容的测量原理与方法
100%
2、在坐标纸上或计算机作图画出铜的冷却曲线
实验背景
在18世纪，苏格兰的物理学家兼 化学家约瑟夫·布莱克发现质量相同 的不同物质，上升到相同温度所需的 热量不同，而提出了比热容的概念。 几乎任何物质皆可测量比热容，如化 学元素、化合物、合金、溶液，以及 复合材料。
历史上，曾以水的比热容来定义热 量，将1克水升高1度所需的热量定义 为1卡路里。
样品的质量（沧海）
M Cu =4.830g M fe =4.028g M Al 1.500g
样品的质量（丽湖）
M Cu =9.674g M fe =8.602g M Al 3.045g
已知铜的比热容：
Ccu =0.094cal g1 ℃1
三、实验内容
2、测量Cu的温度对时间的冷却规律（按下表的 Nhomakorabea间间隔）
五、实验步骤
4、记录试验样品温度从102℃（数字电压表读数 4.37mV）下降到98℃（数字电压表读数 4.18mV）所需要时间Δt。
5、分别测量铜、铁、铝的温度下降速度，每一样 品重复测量5次。
6、加温到6.5mV。从6.0mV开始，按表格时间记录 电压，做出铜的温度℃~时间t的冷却速率关系。
实验3-2测定金属的比热容
实验3.2 测定金属的比热容[实验目的]1．用冷却法测定金属的比热容。
2．学习用铜－康铜热电偶测量温度。
[实验原理]单位质量的某种物质，其温度升高1 K （或1 °C ）所需的热量叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。
本实验以铜为标准样品，用冷却法测定铁、铝样品在100 °C 或200 °C 时的比热容。
将质量为M 1 ，比热容为c 1 的金属样品加热后，放到较低温度的介质（例如：室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。
在同样条件下，将质量为M 2 ，比热容为c 2 的另一种金属样品逐渐冷却。
当两样形状尺寸、表面状况都相同，温度下降范围也相同时，根据牛顿冷却定律，可得122112t M t M c c ∆∆=式中的Δt 1 和Δt 2 分别为两样品温度下降相同范围时所用的时间。
[实验内容及步骤]1．选取长度、直径、表面光洁度尽可能相同的三种金属样品（铜、铁、铝）。
2．用一根导线将数字电压表的输入端短路，用调零旋钮将数字电压表示值调为零，然后再将导线拔去。
3．使热电偶的热端铜导线与数字电压表输入接线柱的正端相连，冷端铜导线与负端相连。
按实验讲义中图3-2-1将样品和其它装置放置好，打开热源，开始给样品加热，当数字电压表读数为9.286 mV 即200 °C 时，断开热源，移去电烙铁的加热线圈，样品继续安放在与外界基本隔绝的金属圆筒内自然冷却（筒口须盖上盖子）。
当温度降到接近102 °C (数字电压表读数为4.371 mV )时开始记录，用秒表测量样品由102 °C 下降到98 °C (数字电压表读数为4.184 mV )所需要的时间Δt 。
按铁、铜、铝的次序，每一样品重复测量5次，将测量结果填入表3-2-1中。
[数据表格及数据处理]样品质量：M Cu = 4.830 g ，M Fe = 4.280 g ，M Al = 1.500 g 。
实验11 金属比热容的测定(99-102)3600
实验十一金属比热容的测定根据牛顿冷却定律, 用冷却法测定金属比热容是热学中常用方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容, 通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜为标准样品, 测定铁、铝样品在 (实验条件)时的比热容。
【实验目的】1. 通过本实验了解金属冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件, 进一步巩固牛顿冷却定律；2. 用冷却法测定金属比热容。
【实验仪器】金属比热容测量仪、升降台、热源（电烙铁）、铜－康铜热电偶、金属样品（铁、铝、铜）、防风筒（加盖）、电源线、真空保温杯、调零线、秒表、支架。
实验装置如图2-1所示, 对测量试样温度采用常用的铜－康铜做成的热电偶, 当冷端为冰点时, 测量热电偶热电动势差的二次仪表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上三位半数字电压表（放大电路的满量程为）组成, 由数字电压表显示的数即对应待测温度值。
加热装置可自由升降和左右移动。
被测样品安放在大容量的防风圆筒内即样品室, 其作用保持高于室温的样品自然冷却, 这样结果重复性好, 可以减少测量误差, 提高实验准确度。
本实验可测量金属在各种温度时的比热容（室温到）。
其中:a.热源,加热采用75瓦电烙铁改制而成，利用底盘支撑固定并可上下移动（其电源由......... 图2-1属比热容测量仪上的“热源”开关控制）；b.实验样品, 是直径,长的小圆柱, 其底部深孔中安放热电偶（其热电动势约）, 而热电偶的冷端则安放在冰水混合物内；c.铜-康铜热电偶；d.热电偶支架；e.防风容器；f.三位半数字电压表[其输出电压（温度）由金属比热容测量仪中的数字电压表读出], 显示用三位半面板表；g.冰水混合物。
【实验原理】单位质量的物质, 其温度升高(或1 )所需的热量叫做该物质的比热容, 其值随温度而变化。
将质量为的金属样品加热后, 放到较低温度的介质(例如: 室温的空气)中, 样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失与温度下降的速率成正比（由于金属样品的直径和长度都很小, 而导热性能又很好, 所以可认为样品各处的温度相同）, 于是得到下述关系式:tM C t Q ∆θ∆∆∆111= (2-1) (2-1)式中 为该金属样品在温度 时的比热容, 为金属样品在 时的温度下降速率。
实验五冷却法测金属比热容
实验五 冷却法测量金属比热容一、 实验目的：1、 了解金属的冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件2、 研究热学实验成败的原因。
二、 实验原理：根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学中常用方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100C o或200C o时的比热容。
通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件。
单位质量的物质，其温度升高1K(1C o)所需的热量叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为M 1的金属样品加热后，放到较低温度的介质(例如：室温的空气)中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失(tQ∆∆)与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：tM C t Q ∆∆=∆∆111θ(1) (1)式中C 1为该金属样品在温度1θ时的比热容，t∆∆1θ为金属样品在1θ时的温度下降速率。
根据冷却定律有：m s a tQ)(0111θθ-=∆∆ (2) (2)式中a 1为热交换系数，S 1为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。
由式(1)和(2)，可得：m s a tM C )(0111111θθθ-=∆∆ (3) 同理，对质量为M 2，比热容为C 2的另一种金属样品，可有同样的表达式：m s a tM C )(0222222θθθ-=∆∆ (4) 由上式(3)和(4)，可得：mms a s a tM C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--=∆∆∆∆ 所以：mm s a tM s a t M C C )()(01112202221112θθθθθθ-∆∆-∆∆= 如果两样品的形状尺寸都相同，即S 1=S 2；两样品的表面状况也相同(如涂层、色泽等)，而周围介质(空气)的性质当然也不变，则有a 1=a 2。
实验8冷却法测金属比热容
实验八 冷却法测量金属的比热容用冷却法测定金属或液体的比热容是量热学中常用的方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测得各种金属在不同温度时的比热容。
热电偶数字显示测温技术是当前生产实际中常用的测试方法，它比一般的温度计测温方法有着测量范围广，计值精度高，可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点。
本实验以铜样品为标准样品，而测定铁、铝样品在100℃或200℃时的比热容。
通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系，以及进行测量的实验条件。
【实验目的】1．掌握用冷却法测定金属的比热容，测量铁、铝金属样品在100℃或200℃温度时的比热容。
2．了解金属的冷却速率与环境之间的温差关系，以及进行测量的实验条件。
【实验仪器】DH4603型冷却法金属比热容测量仪、待测量金属材料样品（铜、铁、铝）等 【实验原理】单位质量的物质，其温度升高1K （或1℃）所需的热量称为该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为1M 的金属样品加热后，放到较低温度的介质（例如室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失（/Q t ∆∆）与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：111Qc M t tθ∆∆=∆∆ （8-1） 式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1tθ∆∆为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：1110()m QS tαθθ∆=-∆ （8-2） 式中1α为热交换系数，1S 为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。
由式（8-1）和（8-2），可得1111110()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-3）同理，对质量为2M ，比热容为2c 的另一种金属样品，可有同样的表达式：1222210()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-4） 由式（8-3）和（8-4），可得：22222201111011()()mmc M S t S c M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆ 所以11222021211102()()m m M S t c c S M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆ 假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），即12S S =，两样品的表面状况也相同（如涂层、色泽等），而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有12αα=。
实验8冷却法测金属比热容
实验八 冷却法测量金属的比热容用冷却法测定金属或液体的比热容是量热学中常用的方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测得各种金属在不同温度时的比热容。
热电偶数字显示测温技术是当前生产实际中常用的测试方法，它比一般的温度计测温方法有着测量范围广，计值精度高，可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点。
本实验以铜样品为标准样品，而测定铁、铝样品在100℃或200℃时的比热容。
通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系，以及进行测量的实验条件。
【实验目的】1．掌握用冷却法测定金属的比热容，测量铁、铝金属样品在100℃或200℃温度时的比热容。
2．了解金属的冷却速率与环境之间的温差关系，以及进行测量的实验条件。
【实验仪器】DH4603型冷却法金属比热容测量仪、待测量金属材料样品（铜、铁、铝）等 【实验原理】单位质量的物质，其温度升高1K （或1℃）所需的热量称为该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为1M 的金属样品加热后，放到较低温度的介质（例如室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失（/Q t ∆∆）与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：111Qc M t tθ∆∆=∆∆ （8-1） 式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1tθ∆∆为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：1110()m QS tαθθ∆=-∆ （8-2） 式中1α为热交换系数，1S 为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。
由式（8-1）和（8-2），可得1111110()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-3）同理，对质量为2M ，比热容为2c 的另一种金属样品，可有同样的表达式：1222210()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-4） 由式（8-3）和（8-4），可得： 所以假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），即12S S =，两样品的表面状况也相同（如涂层、色泽等），而周围介质（空气）的性质当然也不变，则有12αα=。
金属比热容的测量实验报告
金属比热容的测量实验报告一、实验目的1、掌握量热法测量金属比热容的原理和方法。
2、学会使用物理天平、温度计、量热器等实验仪器。
3、加深对热平衡概念的理解，提高实验操作和数据处理能力。
二、实验原理比热容是单位质量的物质温度升高 1 摄氏度所吸收的热量。
对于金属，其比热容可以通过量热法进行测量。
量热法的基本原理是热平衡。
将质量为＄m_1$、比热容为＄c_1$、温度为＄t_1$ 的金属块投入质量为＄m_2$、比热容为＄c_2$、温度为＄t_2$ 的量热器内筒水中。
若系统与外界无热交换，则达到热平衡后，金属块放出的热量等于水和量热器内筒吸收的热量，即：＄m_1 c_1 （t_1 t) ＝ m_2 c_2 （t t_2) ＋ c_3 （t t_2)＄其中，＄t$ 为热平衡后的共同温度，＄c_3$ 为量热器内筒及搅拌器的比热容（通常由实验室给出）。
在本实验中，水的比热容＄c_2$ 已知，若能测出＄m_1$、＄m_2$、＄t_1$、＄t_2$ 和＄t$，则可计算出金属的比热容＄c_1$。
三、实验仪器1、量热器：包括内筒、外筒、盖子、搅拌器。
2、物理天平：用于测量金属块和水的质量。
3、温度计：测量温度，精度为 01℃。
4、加热装置：如酒精灯。
四、实验步骤1、用物理天平分别称出量热器内筒及搅拌器的质量＄m_0$，金属块的质量＄m_1$。
2、在量热器内筒中倒入适量的水，称出内筒、搅拌器和水的总质量＄m$，从而得出水的质量＄m_2 ＝ m m_0$。
3、记录初始水温＄t_2$。
4、用加热装置将金属块加热至一定温度＄t_1$（比室温高约 80 100℃），并用温度计测量。
5、迅速将加热后的金属块投入量热器内筒的水中，盖上盖子，立即搅拌，使系统尽快达到热平衡，记录热平衡后的温度＄t$。
五、实验数据记录与处理｜实验次数｜＄m_1$（g）｜＄m_2$（g）｜＄t_1$（℃）｜＄t_2$（℃）｜＄t$（℃）｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 2 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜｜ 3 ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜＿___ ｜水的比热容＄c_2 ＝ 418×10^3$ J/（kg·℃），量热器内筒及搅拌器的比热容＄c_3$ 由实验室给出。
金属比热容测定
金属比热容测定
一、关于金属比热容测定
嗨，小伙伴们！今天咱们来聊聊金属比热容测定这个超有趣的事儿。
你想啊，比热容这东西就像是金属的一个小秘密，每个金属都有自己独特的比热容呢。
测定它可不仅仅是为了完成一个实验，更像是去探索金属的小世界。
那我们怎么测定金属的比热容呢？其实就是利用热量交换的原理啦。
我们得先准备好一些东西，像需要测定比热容的金属块，这个金属块的质量得先称好哦，就像我们要知道一个人的体重才能更好地了解他一样。
然后呢，还得有加热装置，把金属块加热到一定的温度。
这时候温度计就派上用场啦，它能告诉我们金属块到底被加热到多高的温度了。
接着就是把加热后的金属块放到一个已知比热容和质量的物质里，通常是水啦。
然后观察水的温度变化，通过一系列复杂但是超级有趣的计算，就能算出金属的比热容啦。
这个过程就像是一场小小的科学探险，每一个数据的测量和记录都像是在发现宝藏的路上留下的小脚印。
在这个过程中，也有很多要注意的地方呢。
比如说加热的时候要均匀加热，不能这边热那边冷的，就像烤蛋糕要烤得均匀一样。
还有测量温度的时候，要等温度计的示数稳定了再读数，不然就会像没等蛋糕烤熟就拿出来看一样，得到错误的结果。
这就是金属比热容测定的大概情况啦，是不是感觉很有趣呢？希望大家也能亲自去探索一下这个奇妙的科学小世界哦！。
金属比热容的测量
金属比热容的测量金属比热容的测量【实验目的】1.学会用铜-康铜热电偶测量物体的温度，2.掌握用冷却法测定金属的比热容，并测量铁和铝不同温度下的比热容。
【实验原理】单位质量的物质，其温度升高或降低1K （1℃）所需的热量，叫做该物质的比热容，它是温度的函数,一般情况下,金属的比热容随温度升高而增加,在低温时增加较快,在高温时增加较慢。
根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。
将质量为M 1的金属样品加热后，放到较低温度的介质(例如：室温的空气)中，样品将会逐渐冷却。
其单位时间的热量损失(tQ ??)与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式： tM C t Q ??=??111θ (1) (1)式中C 1为该金属样品在温度1θ时的比热容，t ??1θ为金属样品在1θ时的温度下降速率。
根据冷却定律有： m s a tQ )(0111θθ-=?? (2) (2)式中a 1为热交换系数，s 1为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。
由式(1)和(2)，可得：m s a tM C )(0111111θθθ-=?? (3) 同理，对质量为M 2，比热容为C 2的另一种金属样品，可有同样的表达式：m s a tM C )(0222222θθθ-=?? (4) 由上式(3)和(4)，可得： m m s a s a tM C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--= 所以：mms a t M s a t M C C )()(01112202221112θθθθθθ-??-??= 如果两样品的形状尺寸都相同，即s 1=s 2；两样品的表面状况也相同(如涂层、色泽等)，而周围介质(空气)的性质当然也不变，则有a 1=a 2。
于是当周围介质温度不变(即室温0θ恒定而样品又处于相同温度1θ=θθ=2)时，上式可以简化为:221112)()(t M t M C C =θθ (5) 如果已知标准金属样品的比热容C 1质量M 1；待测样品的质量M 2及两样品在温度θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C 2。
金属比热容的测量
实 验 报 告课程名称： 大学物理实验（一）实验名称： 金属比热容的测量一、实验目的1、利用牛顿冷却规律用比较法测量100℃时金属比热容2、测量金属铜的冷却曲线。
二、实验原理1、牛顿冷却规律：当物体表面与周围存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比。
（比例系数称为热传递系数。
）牛顿冷却定律是牛顿在1700年用实验确定的，在强迫对流时与实际符合较好，在自然对流时只在温度差不太大时才成立。
110() (1)Q aS t αθθ∆=-∆测量方法：热电偶测量原理：热电偶是利用温差电效应制成的测温元件，它是由两种不同的金属焊接而成的回路。
当两接点a 、b 的温度不同时，在闭合回路中会产生电动势，该电动势称为温差电动势ε 。
()0εαT T =-两种不同的导体或半导体A 和B 组合成如图所示闭合回路，若导体A 和B 的连接处温度不同（设T ＞T 0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。
这种现象早在1821年首先由塞贝克（See －back ）发现,所以又称塞贝克效应，回路中所产生的电动势，叫热电势。
热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。
三、实验仪器：1.加热烙铁2.升降架3.样品架4.杜瓦瓶5.热电偶6.计时器四、实验内容：2、测量Cu的温度对时间的冷却规律（按下表的时间间隔）五、数据记录：组号： 6 ；姓名庞栋文六、数据处理1.样品由102℃（3.37mV）下降到98℃（4.18mV）所需要的时间次数样品1 2 3 4 5平均值Fe 6.59 6.90 6.85 6.71 6.90 6.79 Cu 5.78 5.14 5.35 6.06 5.64 5.594 Al 4.93 4.97 5.63 5.20 4.68 5.0822.时间0 15 30 45 60 75 90 105 （S）电压7.44 6.57 5.67 4.68 4.34 3.85 3.45 3.02 （mV）时间125 150 200 250 300 400 500 600 （S）电压2.67 2.21 1.61 1.21 0.93 0.58 0.37 0.27 （mV）七、结果陈述：1：2：可以看出，刚开始时温度下降的快，之后下降的慢八、实验总结与思考题比热容的物理意义是什么，单位是什么？答案：比热容的物理意义：一定质量的物质，在温度升高时，所吸收的热量与该物质的质量和升高。
实验8冷却法测金属比热容
错误!未定义书签。
实验八冷却法测量金属得比热容用冷却法测定金属或液体得比热容就是量热学中常用得方法之一。
若已知标准样品在不同温度得比热容,通过作冷却曲线可测得各种金属在不同温度时得比热容、热电偶数字显示测温技术就是当前生产实际中常用得测试方法,它比一般得温度计测温方法有着测量范围广,计值精度高,可以自动补偿热电偶得非线性因素等优点。
本实验以铜样品为标准样品,而测定铁、铝样品在100℃或200℃时得比热容。
通过实验了解金属得冷却速率与它与环境之间温差得关系,以及进行测量得实验条件。
【实验目得】1.掌握用冷却法测定金属得比热容,测量铁、铝金属样品在100℃或20０℃温度时得比热容、2.了解金属得冷却速率与环境之间得温差关系,以及进行测量得实验条件。
【实验仪器】DＨ４603型冷却法金属比热容测量仪、待测量金属材料样品(铜、铁、铝)等【实验原理】单位质量得物质,其温度升高1K(或1℃)所需得热量称为该物质得比热容,其值随温度而变化。
将质量为得金属样品加热后,放到较低温度得介质(例如室温得空气)中,样品将会逐渐冷却、其单位时间得热量损失()与温度下降得速率成正比,于就是得到下述关系式:(8-1) 式中为该金属样品在温度时得比热容,为金属样品在得温度下降速率,根据冷却定律有:(8－2) 式中为热交换系数,为该样品外表面得面积,m为常数,为金属样品得温度,为周围介质得温度。
由式(8－1)与(8—2),可得(8－3) 同理,对质量为,比热容为得另一种金属样品,可有同样得表达式:(8-4) 由式(８-3)与(８－4),可得:所以假设两样品得形状尺寸都相同(例如细小得圆柱体),即,两样品得表面状况也相同(如涂层、色泽等),而周围介质(空气)得性质当然也不变,则有。
于就是当周围介质温度不变(即室温恒定),两样品又处于相同温度时,上式可以简化为:(８-5)因为热电偶得热电动势与温度得关系在同一小温差范围内可以瞧成线性关系,即,所以式(8—５)可以简化为:(8-6)如果已知标准金属样品得比热容、质量;待测样品得质量及两样品在温度时冷却速率之比,就可以求出待测得金属材料得比热容。
金属比热容的测定
实验十 金属比热容的测定比热容是物质物理性质的重要参量，在研究物质结构、确定相变、鉴定物质纯度等方面起着重要作用。
测定物质的比热容可归结为，测量一定质量的该物质降低一定温度后所放出的热量。
测量热量通常使用的仪器有：利用水的温度升高来测量热量的水量热器和利用冰的溶解来测热量的冰量热器。
一般来说，它们比较适用于测定固体物质(如金属)的比热容。
比热容的精确测量需要很高的实验技巧，一方面由于要避免(和补偿)样品与环境之间的热传递是困难的；另外，这样的测量又极为重要。
比热容随温度的变化，是了解物质分子能量最直接的途径，特别是低温物质，在现代物理学中是非常引人关注的。
【目的】1.掌握基本的量热的方法——混合法。
2.测定金属的比热容。
3.学习散热修正的一种方法——修正温度。
【原理】温度不同的物体混合之后，热量从高温物体传给低温物体，若与外界无热量交换，最后将达到一均匀稳定的平衡温度。
将质量为m 、温度为T １ 、比热容为c ｘ的金属块，投入量热器内筒中(设其与搅拌器的热容为C １ )，量热器内筒中水的质量为m ０，其比热容为c ０，初温度为T ２ ，与金属块混合后的温度为T ３，温度计插入水中部分的热容设为C ２，根据热平衡原理，可列出mc ｘ（T ３－T １）＝（m ０c ０＋C １＋C ２）（T ２－T ３） (3-1)由此可得金属块的比热容()()()13322100T T m T T c c c m c x --++=(3-2)量热器和搅拌器多由相同物质制成，查表可求得其比热容c １，并计算出C １＝m １c １，m １是量热器内筒和搅拌器的总质量。
而C ２＝1.9VJ ·℃－１，V 是温度计插入水中的体积，单位是cm ３；1.9V 是浸入到水中的温度计的热容①。
只要测m ０、m 、T １、T ２、T ３的值，就可由式(3-2)求得待测金属块的比热容c ｘ值。
在上述混合过程中，系统实际上总要与外界交换热量，这就破坏了式(3-1)的成立条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
注意事项
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
❖ 取换样品时,用镊子拿取,注意不要烫到手或 碰到电线
❖ 加热器下降时注意样品的位置 ❖ 测量降温时间时，按键动作要迅速，减小
人为计时误差
数据处理要求
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
1、计算出Fe、Al的比热容,并与标准值比较，算出百分比误差
Fe:0.12, Al:0.23cal/(g·℃)
样t 品1：1
t
a1S1 c1M1
(1
0
)
样品2：2
t
a2 S2 c2M 2
(1 0 )
尺寸相同：S1=S2 环境相同：a1=a2
样品1的降温
c2
c1
M1 M2
(
t
)1
(
t
)2
速率
(3) 样品2的降温
速率
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
c2
c1
M1 M2
(
t
)1
(
t
)2
(3)
已知三个样品的质量：
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
1、用比较法测量100℃时Fe和Al的比热容
已知三个样品的质量：
M Cu =4.830g, M fe =4.028g M Al 1.500g
已知铜的比热容：
Ccu =0.094cal g1 ℃1
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
2、测量Cu的温度对时间的冷却规律（按下表的时间间隔）
M Cu =4.830g, M fe =4.028g M Al 1.500g
本实验温度用热电偶测量
分别测量100℃时Cu 、Fe、Al的降温速率,即可求用（3）式 算出Fe、Al的比热容
降温速率测量方法：记录样品从102 ℃（4.37mV)降温到
98 ℃(4.18mV)所需要的时间求出
t
实验内容
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验目的
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
比热容：单位质量的物质，其温度升高1K所需的热 量叫做该物质的比热容，用c 表示，其值随温度而变 化。
❖ 利用牛顿冷却规律用比较法测量100℃时金属比热容
❖ 测量金属Cu的冷却曲线。
标准参照金属：铜 待求金属：铁、铝
实验原理
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
1. 短接调零数字电压表（每换一次材料都调）。 2. 按实验要求连接好加热仪和热电偶测试仪。 3. 将实验样品套在容器内的热电偶上，不盖有机
玻璃盖，下降实验架，使电烙铁全套在样品上 给样品加热。把样品加热到约131℃（数字电压 表读数6.00mV）时，断开加热开关。上升加热 源（有机玻璃罩和盖都盖好），使样品在样品 室自然冷却。
时间 0 （S）
15
30
45
60
75
90
105
电压 6.00 （mV）
时 间 125
150
200
250
300
400
500
600
（S）
电压 （mV）
实验内容
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
样品 Fe、Cu和Al。
热电势
实验仪器
杜瓦 瓶
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
电烙铁
时间
防护罩
样品室
实验步骤
E
标准 实验 标准
(λ换成C) 100%
2、在坐标纸上仪器 步骤 报告要求
t
a : 热交换系数
1 : 样品温度，0环境温度
：常数(强迫对流
= 1,自然对流
=
5 )
4
S1 : 散热面积
2、比热容的测量原理与方法：
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
质量为M1的样品加热后在低温环境冷却：单位时间热量损失
Q 与温度下降速率1成正比
t
t
Q t
c1M1
根据牛顿冷却定律有
1 -------- (2)
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
1、牛顿冷却规律：当物体表面与周围存在温度差时，单位时间从 单位面积散失的热量与温度差成正比。（比例系数称为热交换系 数。）
牛顿冷却定律是牛顿在1700年用实验确定的，在强迫对流时 与实际符合较好，在自然对流时只在温度差不太大时才成立。
Q t
aS1(1
0 )
(1)
Q : 单位时间损失的热量
实验步骤
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
❖ 4.记录试验样品温度从102℃（数字电压 表读数4.37mV）下降到98℃（数字电压 表读数4.18mV）所需要时间Δt。
❖ 5. 分别测量铜、铁、铝的温度下降速度， 每一样品重复测量5次。
❖ 6. 加温到6.5mV。从6.0mV开始，按表格 时间记录电压，做出铜的温度℃~时间t的 冷却速率关系