金属比热容测定
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12冷却法测量金属比热容
实验12 冷却法测量金属比热容【实验目的】1. 了解牛顿冷却定律。
2. 测定金属比热容。
【实验仪器】金属比热容测定仪，秒表等。
【预习要求】1. 简要推导测量公式。
2. 写出实验步骤与记录表。
【实验依据】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 t Q)(0111θθα-=∆∆ (2)(2)式中1α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 tM C )(0111111θθαθ-=∆∆ (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 tM C )(0222222θθαθ-=∆∆ (4) 由上式(3)和(4)，可得：mms s tM C t M C )()(01110222111222θθαθθαθθ--=∆∆∆∆所以：m m s tM s t M C C )()(01112202221112θθαθθθαθ-∆∆-∆∆= 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α1=α2。
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。
(完整word版)冷却法测金属的比热容(实验报告)
4.金属比热容测量仪的传感器响应时间可能存在少量误差
实验原理单位质量的物质其温度升高1k或1c所需的热量叫该物质的比热容英值随温度而变化将质量为的金屈样品加热后放到较低温度的介质例如室温的空气屮样品将会逐渐冷却其单位时间的热量损失冬应与温度下降速率成正比由此到下述关系式
冷却法测量金属的比热容
【实验目的】
（1）测量固体的比热容。
（2）了解固体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。
①
式中 为该金属样品在温度 时的比热容， 为金属样品在温度 时的温度下降速率，根据冷却定律有：
②
式中， 为热交换系数， 为该样品外表面的面积， 为常数， 为为金属样品的温度， 为周围介质的温度。由式①和②，可得：
③
同理，对质量为 ，比热容为 的另一种金属样品，有：
④
由式③和式④，可得：
如果两样品的形状尺寸都相同，即 ;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 .于是当周围介质温度不变(即室温 恒定，而样品又处于相同温度 = ）时,上式可以简化为:
（2）使热电偶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℃(8。5~9.5mV）时，切断加热电源移去加热源,样品继续放在有机玻璃圆筒内自然冷却。当温度降到接近102℃时开始记录,测量样品从102℃降到98℃所需要的时间.每种样品重复测量5次。
【实验数据】
样品质量： 12。606 ; 10.902 ； 3。990 .
热电偶冷端温度: =0 .
样品由102 下降到98 所需时间(单位为 ）
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。
实验冷却法测定金属比热容
福建农林大学 物理实验要求及原始数据表格1实验 冷却法测定金属比热容专业___________________ 学号___________________ 姓名___________________一、预习要点1. 了解冷却定律以及冷却法测量金属比热容的实验原理和计算方法；2. 熟悉掌握金属比热容测量仪的使用方法及测量结构示意图；3. 在课前写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。
二、实验内容1. 用天平称出（铜、铁、铝）三种实验样品的质量，填入表1上方；三种实验样品可根据质量大小区分（Cu m >Fe m >Al m ）；2. 打开电源，注意调零数字电压表，并连接各仪器导线；3. 测量铁和铝在100℃时的比热容：(1) 将铜样品套在容器内的热电偶上，调节支架上的旋钮，下降实验架，使电烙铁套于样品上，开启加热开关；用铜—康铜热电偶测量实验样品的温度，当电压表读数超过5.00mV 时，断开加热开关，上升加热支架；让样品继续安放在与外界基本隔绝的防风容器内自然冷却（容器必须盖上盖子）；(2) 冷却过程中，观察比热容测量仪中的电压值，当电压表显示为4.37mV 时（此时样品温度为102 ℃），迅速按下时间指示下方的“起动/停止”按钮；一段时间后，当电压表显示为4.18mV 时（此时样品温度为98 ℃），再次迅速按下 “起动/停止”按钮；记录此时仪器上显示的时间，即为样品降温所需要的时间1t ∆；(3) 重复以上步骤(1)、(2)，再次测量铜样品的降温时间2t ∆、3t ∆，填入表1；(4) 重复以上步骤(1)、(2)、(3)，测量铁和铝样品的降温时间1t ∆、2t ∆、3t ∆，填入表1；4. 测量金属的冷却规律：(1) 选取两种样品，重复第3点中第(1)步；(2) 冷却过程中，当电压表显示为4.37mV 时，迅速按下 “起动/停止”按钮；每隔5秒，记录电压表的读数V ，填入表2； 三、实验注意事项1. 加热装置向下移动时，动作要慢，应注意要使被测样品垂直放置，以使加热装置能完全套入被测样品。
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℃))
实验8冷却法测金属比热容
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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。
金属比热容的测定PPT课件
体），即 S1=S2；两样品表面状况也相同（如涂层、色泽 等），而周围界质（空气）的性质当然也不便，则有α1= α2。于是，当周围界质温度不便（即室温θ0 恒定），两 样品又处于相同温度θ1=θ2=θ时，上式可简化为
C2
C1
M1 M2
t t
1 2
⑸
如果已知标准样品的比热容 C1、质量 M1、待测样品的质
80 3.357 3.402 3.447 3.493 3.538 3.584 3.630 3.676
90 3.813 3.859 3.906 3.952 3.998 4.044 4.091 4.137
8
0.312 0.709 1.114 1.528 1.950 2.380 2.819 3.266 3.721 4.184
•
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
50 2.035 2.078 2.121 2.164 2.207 2.250 2.294 2.337
60 2.467 2.511 2.555 2.599 2.643 2.687 2.731 2.775
70 2.908 2.953 2.997 3.042 3.087 3.131 3.176 3.221
实验二 金属比热容的测定
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【附 表】
铜— 康铜 热电 偶分度 表（参 考端 温度为0 ℃）
分度 号：CK
温
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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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 。
于是，式（3）可写成)())(92.1(02212211θθθθ-=-++Mc V c m c m则金属粒的比热容c 为)())(92.1(02212211θθθθ--++=M V c m c m c （4）式中M 、1m 、2m 均可由天平称衡；V 可用量筒采用排水法测出；1c 、2c 查书后附录二或由实验室给出，0θ为室温。
若能知道1θ和2θ的值，便可计算出金属粒的比热容c 。
下面通过修正系统散热误差的方法求出1θ和2θ的值。
2. 系统散热误差的修正（面积补偿法）在热学实验中，系统不可能完全绝热，必然存在着散热现象，因此，必须对系统的散热进行修正。
修正散热的方法之一就是对温度进行修正，其方法是通过作图用外推法求出实验系统的高温部分（量热器内筒、热水、搅拌器、水银温度计等）混合前的温度1θ以及混合后系统达到热平衡时的温度2θ。
图2-25所示的是实验系统的温度随时间变化的曲线。
图中AB 段是未投入金属粒前系统的散热温度变化曲线；B 点对应的时刻为金属粒投入热水中的时刻。
BC 段是金属粒投入量热器热水中以后，系统进行热交换过程的散热曲线；CD 段是系统内热交换达到热平衡后的散热温度变化曲线。
在BC 段实际上同时进行着两个过程，一是由于系统向空气散热而导致热水温度下降，二是由于金属粒投入后的吸热效应而使热水温度下降。
现在就来考虑在有热量损失的情况下，应用面积补偿法，求出由于投入金属粒而使水温降低的实际数值。
其具体做法是：在曲线上过对应于室温0θ的点G 作垂直横轴的直线，然后延长AB 到E ，延长DC 到F ，使BEG 面积等于GFC 面积，这样在BEGFC 和BGC 这两条图线各自相应的过程中所损失的热量是相等的，因而可将原来的BGC 过程等效为BE 、EF 和FC 三段过程，其中BE 和FC 表示在整个过程中由于向周围散热而导致温度下降的情况，而EF 表示系统由于投入金属粒而引起的温度下降。
E 、F 点所对应的温度1θ'和2θ'是投入金属粒后热平衡进行得无限快时系统的初温和末温。
它意味着热平衡不需要时间，因此，系统与外界也来不及热交换。
故可用1θ'、2θ'代入式（4）中代替1θ和2θ进行计算。
4．实验步骤1）.用天平称出待测金属块的质量m ，在室温温度计上读出室温温度θ；2）.将量热器的内筒及搅拌器擦拭干净，用天平称出他们的质量m 1，在内筒中倒入高出室温（θ）20℃左右的温水（水要能淹没金属块），盖好绝热盖，插好温度计和搅拌器，不断搅动搅拌器（不宜过快），用秒表开始记时，每隔一分钟就纪录一次温度计的读数，在混合前共测读5次，记录数据；3）.在第5分钟后迅速将系有细线的待测金属块放入内筒的水中，迅速盖好盖子并继续搅拌，且每隔二十秒纪录一次温度计读数，两次后每隔一分钟纪录一次温度计读数，共八次；4）.用游标卡尺测出温度计没入水中的长度和直径，并算出体积；5）.把内筒（内筒, 金属块, 搅拌器和水）取出，称其总质量M ，并求出水的质量m 0，即m 0=M －(m+ m 1),6）.根据纪录的数据描绘T －t 曲线，并用外推法确定始温T 1和终温T ；7）.由))(()(1002t q c m t mc -+=-θθ求出结果并分析。
5．实验数据、处理及讨论1）.实验已知和所测数据：C *kg /J 3850=铜C 4187C =水 C *kg /J 0 室温θ=28.5℃表一：T －t 数据表t/min 1 2 3 4 5 5.5 5.7 6 t/℃ 29.80 29.75 29.75 29.70 29.70 28.80 27.65 27.657 8 9 10 11 12 1327.60 27.65 27.65 27.70 27.70 27.75 27.75表二：实验中各物的质量数据表表三：温度计的测量2).温度修正：因为混合过程中，系统实际上总要与外界交换热量，这就破坏了式(1)的成立条件。
为消除其影响，需采用散热修正。
本实验中热量散失的途径主要有3个方面。
第一，若用预先加热金属块投入量热器的混合方法，则投入前有热量散失，且这部分热量不易修正，只能尽量缩短投放时间来解决。
第二，将室温的金属块投入盛有温水的量热器中，混合过程中量热器向外散失热量，由此造成混合前水的初温与混合后水的终温不易测准。
为此，绘制水的温度-时间曲线，根据牛顿冷却定律来修正温度。
方法如下:若在实验中做出水的温度-时间曲线，如图二中的ABGCD 所示，AB 段表示混合前量热器及水的冷却过程；BC 段表示混合过程；CD 段表示混合后的冷却过程。
通过G 点做与时间轴垂直的一条直线，分别与AB 、CD 的延长线交于E 和F 点,使面积BEG 与面积CFG 相等，这样，E 和F 点对应的温度就是热交换进行得无限快的温度，即没有热量散失时混合前后的初温和终温。
第三，量热器表面若存在水滴附着，会使其蒸发而散失较多热量，这可在实验前用干布擦净量热器来避免。
3).数据处理：1. 对系统温度进行修正在直线AB 段旁取两点最接近AB 的点，由上图可得，此两点的坐标为（1，29.80），（5，29.70），则由此两点所确定的AB 的方程为 025.0825.29T 5170.2980.29180.29-=--=--得t T 同理CD 段的方程为025.045.27T +=当t=5.40时T 1 =T E =29.690C （混合过程的始温） T =T F =27.590C (混合过程的终温) 图二：温度-时间曲线又由表二可知： 0.350m =物 g 6.166m =+搅筒 g 5.189m =水 由表三可知：cm 00.2l = 0.600d c m =则温度计没入水中的体积V=0.565（cm 3） m δ=1.9V cal/0C=1.074J/0C又因为C *kg /J 3850=铜C 4187C =水 C *kg /J 0 室温θ=28.5℃T 1 =29.69 0C T =27.59 0C所以)())((2100θθ--+=t m t q c m c 代入数据，解之得 c=357.74（cal/g.0C ）标准不确定度的计算：由标准不确定度的计算公式计算可知：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛11t c u =0.650C ()d c u =0.0013cm ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛l C u =0.0013cm则金属块比热容的标准不确定度为：()X C C u =0.065J/kg*k所以C=357.74±0.65 J/kg*k由仪器卡得知 c=377 J/kg*k 所以测量的百分误差为：标标测c c c /c 00-==5.11％6.分析讨论及注意事项： 1）.本实验的误差主要来自于温度测量,所以测量温度时应特别细心,读数要准确;2).由于金属的比热容较小,所以尽量使水的质量减少,以增大温差,减少相对误差,但金属块必须全部浸没在水中;3).实验时温度计和金属块的放置位置要适合,以防测不准系统温度和碰坏温度计;4).搅拌时不要过快,以防有水溅出和损坏温度计,更重要的时搅拌过快会产生热量,导致温度计读数不准确;5).放入金属块的过程应越短越好,最好是在5~10秒内完成,这即可以减少热量的损失,又可以准确地测出混合过程的系统温度;6).把铝块取出投入到量热器中时，动作要快，尽量不带水进去。
7).实验前先认清温度计的刻度分布，读数准确、迅速。
勿折断温度计。
8).温度计插入量热器水中尽可能深一些，但不碰被测物。
7.参考文献：1).《普通物理实验》杨述武高等教育出版社（2005年11月）2). 《大学物理实验》林纾龚镇雄（2008年版）。