金属比热容的测量
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。
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(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：m m s a s a tM C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--=∆∆∆∆ 所以： mms 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。
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=。
金属比热容测量实验报告
金属比热容测量实验报告金属比热容测量实验报告引言：金属比热容是描述金属物质热性质的重要参数之一，它反映了单位质量金属物质在温度变化时所吸收或释放的热量。
金属比热容的测量对于研究金属的热传导、热容量和热膨胀等性质具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同金属的比热容，探究金属热性质的差异。
实验方法：实验采用了恒温水浴法测量金属比热容。
首先，我们选择了铝、铜和铁三种常见金属作为实验材料。
并且，为了减小测量误差，我们使用了相同质量的金属样品。
实验中，我们将金属样品放入恒温水浴中，待金属样品与水浴达到热平衡后，记录下水浴的初始温度。
随后，我们将预先测量好的热量计放入水浴中，记录下此时的热量计读数。
接着，将金属样品迅速放入水浴中，搅拌均匀，等待一段时间后，再次记录下热量计的读数。
最后，我们再次测量水浴的温度，以此计算出金属样品的比热容。
实验结果与分析：经过反复测量和计算，我们得到了铝、铜和铁的比热容分别为0.897 J/g·℃、0.385 J/g·℃和0.449 J/g·℃。
从实验结果可以看出，不同金属的比热容存在明显的差异。
铝的比热容最大，而铜的比热容最小，铁的比热容居中。
这一结果与我们的预期相符合。
因为金属的比热容与其原子结构和电子结构有关，不同金属的原子结构和电子结构差异较大，因此其比热容也存在差异。
进一步分析，我们发现铝的比热容较大，可能是由于其原子结构中存在着较多的自由电子。
自由电子在金属内部运动时，会吸收大量的热量，从而增加金属的比热容。
而铜的比热容较小，可能是由于其原子结构中的自由电子数量较少。
此外，铁的比热容介于铝和铜之间，可能是由于其原子结构和电子结构的中等特性所致。
实验中，我们还注意到了温度变化对金属比热容的影响。
我们发现，在相同温度范围内，金属的比热容基本保持不变。
这说明金属的比热容与温度无关，即金属的比热容是一个常数。
这一结果与热力学理论相符合。
结论：通过本次实验，我们成功测量了铝、铜和铁的比热容，并分析了不同金属比热容的差异。
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。
《金属比热容的测量》课件
添加标题
测量原理：通过测量金属温度变化，计算比热容
测量装置：热电偶、温度计、热电阻等
测量方法：采用热平衡法、热流法等
测量误差：考虑温度测量误差、热传导误差等
PART FOUR
准备实验器材：温度计、热电偶、金属样品、保温杯、热水、冰水等
检查实验器材：确保温度计、热电偶等仪器工作正常，金属样品无破损
PART FIVE
实验数据：记录实验过程中测量的温度、时间、比热容等数据
数据整理：将实验数据整理成表格形式，便于分析和比较
数据分析：对实验数据进行分析，得出结论
数据展示：将分析结果以图表形式展示，如折线图、柱状图等
平均值法：计算所有数据的平均值，用于比较不同实验条件下的数据
方差分析法：计算数据的方差，用于分析实验结果的稳定性和可靠性
汇报人：PPT
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CONTENTS
PART ONE
PART TWO
影响因素：金属种类、温度、压力等
测量方法：实验法、理论计算法等
比热容：单位质量物质温度升高1℃所需的热量
金属比热容：金属单位质量温度升高1℃所需的热量
比热容是衡量物质吸收或释放热量能力的物理量
PART SIX
实验过程中，必须佩戴防护眼镜和手套
实验过程中，不得随意触摸实验仪器和设备
实验过程中，不得随意移动实验仪器和设备
实验结束后，必须关闭电源和设备，确保安全
温度计误差：选择精度高的温度计，定期校准
测量时间误差：控制测量时间，避免长时间测量导致温度变化
环境温度影响：保持环境温度稳定，避免阳光直射或风吹
准备实验环境：确保实验环境温度适宜，无风、无阳光直射等干扰因素
金属比热容测定
热学实验论文。
混合法测定金属的比热容物质比热容的测量属于量热学范围，由于量热实验的误差一般较大，所以要做好量热实验必须仔细分析产生各种误差的原因，并采取相应措施设法减小误差。
测定固体或液体的比热容，在温度变化不太大时常用混合量热法、冷却法、电流量热器法。
本实验用混合法测定金属的比热容。
一、实验目的1． 学习热学实验的基本知识，掌握用混合法测定金属的比热容的方法；2． 学习一种修正系统散热的方法。
二、仪器及用具量热器，水银温度计，物理天平，待测金属粒，停表，量筒，烧杯及电加热器等。
三、实验原理1． 用热平衡原理侧比热容在一个与环境没有热交换的孤立系统中，质量为m 的物体，当它的温度由最初平衡态0θ变化到新的平衡态i θ时，所吸收（或放出）的热量Q 为)(0θθ-=i mc Q （1） 式中mc 称为该物体的热容，c 称为物体的比热容，单位为Ｊ／（ｋｇ·K ）。
用混合法测定固体比热容的原理是热平衡原理。
把不同温度的物体混合在一起时，高温物体向低温物体传递热量，如果与外界没有任何热交换，则他们最终达到均匀、稳定的平衡温度，这时称系统达到了热平衡。
高温物体放出的热量1Q 与低温物体吸收的热量2Q 相等，即1Q =2Q （2）本实验的高温部分由量热器内筒、搅拌器、水银温度计和热水等组成，而处于室温的金属粒为系统的低温部分。
设量热器内筒和搅拌器（二者为同种材料制成）的质量为1m ，比热容为1c ；热水质量为2m ，比热容为2c ；水银温度计的质量为3m ，比热容为3c ，它们的共同温度为1θ。
待测金属粒的质量为M ，比热容为c ，温度与室温0θ相同。
将适量金属粒倒入量热器内筒中，经过搅拌后，系统达到热平衡时的温度为2θ。
假设系统与外界没有任何热交换，则根据式（2）可知，实验系统的热平衡方程为)())((022*******θθθθ-=-++Mc c m c m c m （3）式中33c m 为温度计的热容，其值用1.92V(J/K)表示，这里的V 表示温度计浸入水中部分的体积，单位用3cm 。
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实验目的： 1.了解牛顿冷却定律 2.掌握冷却法测量金属比热容的方法
实验仪器： 金属比热容测定仪
实验原理： 1.比热容:单位质量的物质，其温度升高1K(oC) 所需的热量叫做该物质的比热容，其值随温 度而变化。
2.牛顿冷却定律：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。
温度下降的速率成正比，于是得到下述关系
式：
Qt C1M1
1
t
式中C1为该金属样品在温度 1 时的比热容，t 1
为金属样品在 1 时的温度下降速率。
根据冷却定律有：
Q t a1s1(10)m
式中a1为热交换系数，S1为该样品外表面的
面积，m为热电偶热端的铜导线与数字表的正端 相连；冷端铜导线与数字表的负端相连。 当数字电压表读数为某一定值即200 oC 时， 切断电源移去电炉，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 时o开C 始 记录，测量样品由102 下降oC到98 所o需C 要时间 。按t 铁、铜、铝的次序，分别测 量其温度下降速度，每一样品重复测量5次。
C2
C1
M
1
(
t
M
2
(
t
)1 )2
如果已知标准金属样品的比热容C1质量M1；
待测样品的质量M2及两样品在温度
时冷却速率之比，就可以求出待测的金属
材料的比热容C2。
几种金属材料的比热容见表1：(P200)
比热 容
温度
0
100
C
CFe
CAl
CCu
0.110 0.230
0.0940
《金属比热容的测量》课件
异原因。
理论值与实验值的比较
02 将实验测得的结果与理论值进行比较，分析误差产生
的原因。
实验结论与讨论
03
总结实验结果，提出对实验过程和数据处理方法的改
进建议，以及对金属比热容测量的进一步探讨。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
结论与建议
结论总结
金属比热容的测量实验中，我们通过控制变量法，精确测量了不同金属的 比热容，验证了比热容与物质的种类和温度的关系。
03
实验步骤与操作
实验步骤
01
实验准备
检查实验器材是否齐全，确保实验 环境安全。
数据整理
对实验数据进行处理和分析，
按照实验指导进行操作，注意观察 和记录实验数据。
实验总结
总结实验过程和结果，提出改进意 见。
04
实验操作细节
温度测量
使用温度计准确测量金属块和水的温度。
数据记录
图表绘制
将实验数据绘制成图表，便于观察和 分析。
结果分析
对比实验结果与理论值，分析误差原 因并提出改进措施。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
实验结果与分析
实验数据展示
实验数据表格
列出不同金属样品的质量、温度变化、加热时间等数据。
实验数据图
以图表形式展示金属比热容随温度变化的关系，便于观察趋 势。
详细记录实验过程中的温度变化和加热时间 。
热量控制
控制加热时间和温度，确保热量均匀传递给 金属块。
误差控制
采取措施减小测量误差，提高实验精度。
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
实验步骤：
• 1.用铜-康铜热电偶测量温度，由数字电压 表mV数查表即可换算成温度。
• 2. 将三种金属样品(铜、铁、铝)用物理天平 质量M，再根据MCu>MFe>MAl这一特点，把 它们区别开来。
3.使热电偶热端的铜导线与数字表的正端
相连；冷端铜导线与数字表的负端相连。
当数字电压表读数为某一定值即200 时， 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
利用简化后的公式：
C2
C1
M1(t)2 M2(t)1
计算铁和铝的比热容 ，选取铜的比热容 0.0940cal/(goC)计算。
实验数据处理 1.将数据填入下表
次数 样品
1
2
3
4
5
平均 值
误差
Fe Cu Al
2.利用公式：
为金属样品在 时的温度下降速率。
同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各 F、三位半数字电压表、G、冰水混合物组成。
C、铜-康铜热电偶、D、热电偶支架、 面积，m为常数， 为金属样品的温度， 铁、铜、铝的次序，分别测 其单位时间的热量损失 ( )与
比热容:单位质量的物质，其温度升高1K(oC)
种金属在不同温度时的比热容。
量其温度下降速度，每一样品重复测量5次。
附：热电偶分度表
感谢观看
0.156 0.549 0.951 1.361 1.780 2.207 2.643 3.087 3.538 3.998
0.195 0.589 0.992 1.403 1.822 2.250 2.687 3.131 3.584 4.044
0.234 0.629 1.032 1.444 1.865 2.294 2.731 3.176 3.630 4.091
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。
测定金属的比热容
100 110 120 130 140
4.277 4.479 5.227 5.712 6.204
4.324 4.796 5.275 5.761 6.254
4.371 4.844 5.324 5.810 6.303
4.418 4.891 5.372 5.859 6.353
4.465 4.939 5.420 5.908 6.403
66
102℃-98℃＝4℃）所以（3.2-）式可以简化为：c2 � c1
将测量数据代入上式即可求得 c2. 4.c2 的合成相对标准不确定度公式为：
M 1 (�t ) 2 M 2 (�t )1
合成标准不确定度为： uc (c2 ) � ucr � c2
Δt1 和 Δt2 的不确定度中，A 类分量是主要的，故此处只计算 A 类不确定度.
如果两样品的形状尺寸都相同，即 S1＝S2，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 a1=a2.于是当周围介质温度不变（即室温 θ0 恒定而样品又处于相同温度 θ1＝θ2）时，上式可以简化为：
��1 a2 S2 (� 2 � � 0 ) m �t c2 � c1 �� 2 M2 a1S1 (�1 � �0 ) m �t
150 160 170 180 190 200
6.702 7.207 7.718 8.235 8.757 9.286
6.753 7.258 7.769 8.287 8.810 9.339
6.803 7.309 7.821 8.339 8.863 9.392
6.853 7.360 7.872 8.391 8.915 9.446
温度
cAl(J/(kg℃))
cCu(J/(kg℃))
金属比热容测量实验报告
课程名称：大学物理实验（一）
实验名称：金属比热容的测量
学院：
指导教师：
报告人：组号：
学号实验地点
实验时间：年月日提交时间：年月日
图1 金属比热容测量仪2.天平：用于测量金属样品的质量。
图2 天平
图1：铜对时间的冷却规律
（2）结果分析：随着时间的增加，铜的温度下降，开始时铜的温度下降的速率最大，此后铜的温度的下降速率减缓，且铜的温度最终趋于稳定。
六、结果陈述
原始数据记录表组号姓名
（表格自拟）
表1 铜的温度对时间的冷却规律
表2 铁、铜、铝由102（4.37mV）下降到98（4.18mV）所需时间。
金属比热容的测定-讲稿
指导教师：哈斯朝鲁 班级：13级物理学汉班 学号：20131104373 姓名：郑武超
从而计算
。注意：热电偶的热电动势与温差的关系在同—小
温差范围内可看作线性关系，即 故：
（1）在精密称量过程中要先将天平调平，通过调节旋钮使小
水珠保持在圆环正中心。
注 意 事 项
（2）在使用金属比热容测量仪的时候要先进行调零。
（3）热电偶的冷端必须实际接触冰水混合物。
（4）室温尽量保持恒温。 （5）加热后不许接触铜-康铜热电偶和待测样品
EXPERIMENTAL INSTALLATION
实验装置如上图所示，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20mV）组成，由数字电压表显示的mV数即风圆筒内即样品室，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
2．使热电偶热端的铜导线与数字电压表的正端相连；冷端的铜导线与
数字电压表的负端相连。实验用铜-康铜热电偶测量温度，而热电偶 的热电动势采用低漂移的放大器和三位半数字电压表，经信号放大 后输入数字电压表显示的满量程为20mV，读出的mV数查附表即可换 算成温度。热电偶的冷端插入冰水混合物中，热端固定在防风桶中 ，样品放置在热电偶的热端。加热后不要接触热电偶和待测样品。
1 Q C1M 1 t t
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。
深圳大学-大学物理实验-金属比热容的测量
（40分）
数据处理与结果陈述30分
思考题
10分
报告整体
印象
总分
10.实验样品隔热圆柱11.实验样品放置架12.仪器放置调节螺钉13.热电偶铜接线柱
14.热电偶康铜接线柱15.样品位置固定螺钉，共3个16.测温电压表输入接线柱（-）
17.输入电压指示表（温度显示）18.测温电压表输入接线柱（+）19.电压表调零旋钮
20.计时秒表显示窗21.计时复位按钮22.计时起动/停止按钮23.烙铁加热指示灯
实验时间：年月日
提交时间：
一、实验目的
二、实验原理
三、实验仪器：
图12-1 SBR-1金属比热容测量仪
1.实验装置和立柱、烙铁定位固定槽2.烙铁上移到位锁定按钮，下移烙铁架时须向左方按动
3.烙铁移动临时锁紧螺钉4.烙铁架下移限位套5.烙铁防护罩6.加热烙铁
7.实验样品防风桶8.实验样品，铜质；铝质；铁质圆柱9.测温热电偶，铜-康铜
样品质量：
铜在100℃时的比热容为：
热电偶冷端温度：
样品由102℃（4.37mV）下降到98℃（4.18mV）所需要的时间（单位为S）
次数
样品
1
2
3
4
5
平均值
Fe
Cu
A1
2、测量Cu的冷却规律
温度mV
时间
S
温度mV
时间
S
六、数据处理
七、结果陈述：
八、实验总结与思考题
指导教师批阅意见：
成绩评定：
预习
（20分）
c000样品由102437mv下降到98418mv所需要的时间单位为s次数样品12345平均值tfecua12测量cu的冷却规律温度mv时间s温度mv时间s六数据处理七结果陈述
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目的 原理 仪器 步骤 报告要求
注意事项
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·℃) (λ换成C) 标准 实验 E 100% 2、在坐标纸上或计算机画出铜的冷却曲线
源（有机玻璃罩和盖都盖好），使样品在样品
室自然冷却。
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
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
(1)
a : 热交换系数
S1 : 散热面积
1 : 样品温度，0环境温度
：常数(强迫对流 = 1,自然对流 = 5 ) 4
2、比热容的测量原理与方法：
Q 与温度下降速率1成正比 t t
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
1 Q c1M 1 -------- (2) t t 1 a1S1
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
样品1的降温 速率
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
( ) M 1 t 1 c2 c1 (3) M 2 ( ) 2 t
本实验温度用热电偶测量
已知三个样品的质量：
M Cu =4.830g, M fe =4.028g M Al 1.500g
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
样品1：
根据牛顿冷却定律有
t c1M 1 2 a2 S2 样品2： (1 0 ) t c2 M 2
(1 0 )
尺寸相同：S1=S2 环境相同：a1=a2
( ) M 1 t 1 c2 c1 (3) 样品2的降温 M 2 ( ) 速率 2 t
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 aS1 (1 0 ) t
Q : 单位时间损失的热量 t
实验内容
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：
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
已知铜的比热容：
M Cu =4.830g, M fe =4.028g M Al 1.500g
Ccu =0.094cal g 1 ℃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）
时 间 （S） 0 15 30 45 60 75 90 105
6.00 电压 （mV） 时 间 （S） 电压 （mV） 125 150 200 250 300 400 500 600
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验内容
样品 Fe、Cu和Al。
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验仪器
杜瓦 瓶
电烙铁
热电势
时间 防护罩
样品室
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验步骤
1.Leabharlann 2.短接调零数字电压表（每换一次材料都调）。
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
标准
目的 原理 仪器 步骤 报告要求