冷却法测金属比热容(推荐完整)

tp n
St

2.48St
L
❖ 已知铜在100℃时的比热容为： Ccu=393J/(kg℃).
❖ 【实验内容】
❖ 测量铁和铝100℃时的比热容
❖ 1、用铜一康铜热电偶测量温度，而热电偶 的热电势采用温漂极小的放大器和三位半 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 表即可换算成温度。
❖ 2、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）用物理 天平或电子天平秤出它们的质量M0。再根 据MCu＞MFe＞MAl这一特点，把它们区别开 来。
uM1 M1
2



u ( t ) 2 (t)2
2



uM2 M2
2



u ( t )1 (t)1
2

u u C ❖C23.与标r准C2值比较计算百分误差。
❖ 4.写出测量结果。
当n=3时，t0.95 2.48 3
uAt
❖ 因为各样品的温度下降范围相同 （△θ=102℃-98 ℃=4℃）所以公式（5） 可以简化为：
C2
C1
M 1 (t)2 M 2 (t)1
(6)
❖ 【实验仪器】
❖ 1.实验仪器：FB312型冷却法金属比热容测 定仪
❖ 其中A）热源，采用70瓦隔离低压加热， ❖ 加热块利用底盘和支撑杆固定并可上下移 ❖ 动；B）实验样品，是直径6mm，长30mm ❖ 的小圆柱，其底部钻一深孔便于安放热电偶， ❖ 而热电偶的冷端则安放在冰水混合物内；C） ❖ 铜一康铜热电偶；D）热电偶支架；E）防风 ❖ 容器；F）三位半数字电压表，显示用三位半 ❖ 面板表；G）冰水混合物。
❖ 【实验数据】
❖ 数据记录：
❖ 表１：样品由102 0C 下降到980C所需时间
来自百度文库
MCU=
样品
g MFe=
g
M Al
时 间 △t/s
平均值t / s
Cu Fe Al
❖ 数据处理： ❖ 1.将数据代入公式（6）计算铁的比热容C2 . ❖ 2.计算C2的不确定度，
urC2

uC2 C2


❖
Q t

C1M 1
1
t
（1）
❖ （容，1）为式t1 金中属C1样为品该在金θ属1的样温品度在下温降度速θ1率时，的根比据热 冷却定律有：
Q t

a1S1 (1
0 )m
（2）
❖ （2）式中 a1 为热交换系数, s1 为该样品外表
面的面积，m为常数，1为金属样品的温度，0 为
等），而周围介质（空气）的性质当然也 不变，则有α1=α2。于是当周围介质温度不 变（即室温θ0恒定）两样品又处于相同温 度θ1=θ2=θ时，上式可以简化为：
C2

C1
M1 M2
1
t
2
t
(5)
❖ 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 θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金 属材料的比热容C2。
❖ 3、使热电偶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150℃（大约在 6.000mv）时，切断电源移去加热源，样品
继续安放在与外界基本隔绝的有机玻璃圆筒
内自然冷却（筒口须盖上盖子）。当温度降 到102℃ (4.157mv)时开始记时，当温度降到 98℃ （3.988 mv ）时计时结束。测量样品 102℃下降到98℃所需要时间△t0。按铁、铜、 铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一 样品重复测量6次。
❖ 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。
❖ 【实验原理】
❖ 单位质量的物质，其温度升高1K（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M1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：
周围介质的温度。由式（1）和（2），可得
C1M 1
1
t
a1S1 (1 0 ) m
（3）
❖ 同理，对质量为M2，比热容为C2的另一种 金属样品，可有同样的表达式：
C2M 2
2
t
a2 S2 ( 2
0 )m
（4）
❖ 由上式（3）和（4），可得：
C2M 2
2
t
实验简介 实验目的 实验原理 实验内容
仪器及调整 实验数据 预习题
思考题
【实验简介】
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。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。
❖ 【实验目的】
❖
以铜为标准样品，测定铁、铝样品在
100℃或200℃时的比热容。
C1 M 1
1
t
a2 S2 ( 2 0 )m a1S1 (1 0 )m
❖ 所以：
C2

C1
M1 M2
1
t
2
t
a2 S2 ( 2 0 )m a1S1 (1 0 )m
❖ 如果两样品的形状尺寸都相同，即S1 = S2； 两样品的表面状况也相同（如涂层、色泽