实验8冷却法测金属比热容
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。
冷却法测金属比热容
(5)
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若各样品的温度下降范围相同△θ1=△θ2 ， 公式（5）简化为：
�
M 1 (∆t ) 2 C 2 = C1 M 2 (∆t )1
已知铜在100℃时的比热容为： Ccu=393J/(kg℃) 。
(6)
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实验内容
测量铁和铝100℃时的比热容 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）用电子天平秤出它们 的质量M0 ，根据MCu＞MFe＞MAl，区分这三种 样品 。 2、用铜一康铜热电偶测量温度。
3、正确连接仪器并加热至数字电压表读数为某 一定值如 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，温度降 到98℃ （3.988 mv ）时计时结束。测量样品从 102℃下降到98℃所需要时间△t0。每一样品重复 测量6次。
当满足条件： � (1)两样品的形状尺寸相同，即S1 = S2； � (2)两样品的表面状况相同（如涂层、色泽等）， 周围介质（空气）的性质不变，则α1=α2 ； � (3)周围介质温度不变（即室温θ0恒定） ； � (4)两样品处于相同温度θ1=θ2=θ时，(4)式简化 为：
∆θ 1 M1 ∆t C 2 = C1 ∆θ 2 M2 ∆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℃ 时的比热容。 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。
冷却法测量金属比热容实验的分析与研究
冷却法测量金属比热容实验报告
冷却法测量金属比热容实验报告冷却法测量金属比热容实验报告引言：金属比热容是描述金属物质热量储存能力的重要物理量之一。
测量金属比热容的方法有很多种，其中冷却法是一种常用且简便的方法。
本实验旨在通过冷却法测量不同金属的比热容，并分析实验结果。
实验原理：冷却法测量金属比热容是基于热平衡原理的。
当一个金属样品与热源接触时，会发生热传导，使金属样品的温度升高。
当金属样品与冷却介质接触时，会发生热传导，使金属样品的温度降低。
根据热平衡原理，当金属样品与冷却介质达到热平衡时，它们的温度将相等。
通过测量金属样品和冷却介质的温度变化，可以计算出金属的比热容。
实验步骤：1. 准备实验装置：将金属样品（例如铜、铝、铁等）加热至一定温度，然后迅速放入冷却介质（例如水）中。
2. 测量金属样品和冷却介质的温度变化：使用温度计分别测量金属样品和冷却介质的温度，记录下它们的初始温度和每隔一段时间的温度变化。
3. 计算金属的比热容：根据实验数据，利用公式Q = mcΔT，其中Q为金属的热量，m为金属的质量，c为金属的比热容，ΔT为金属的温度变化，可以计算出金属的比热容。
实验结果与分析：在本实验中，我们选择了铜、铝和铁作为金属样品进行测量。
通过实验数据的记录和计算，我们得到了它们的比热容。
铜的比热容为XXX J/(kg·℃)，铝的比热容为XXX J/(kg·℃)，铁的比热容为XXXJ/(kg·℃)。
通过对比不同金属的比热容，我们可以发现它们之间存在一定的差异。
这是由于金属的内部结构和原子间的相互作用不同所导致的。
比热容较大的金属在吸收相同热量时，温度上升较慢，热量储存能力较强。
而比热容较小的金属在吸收相同热量时，温度上升较快，热量储存能力较弱。
此外，我们还可以通过比热容的测量结果来推断金属样品的纯度。
由于杂质的存在会影响金属的比热容，所以比热容较接近理论值的金属样品通常具有较高的纯度。
实验误差与改进：在实验过程中，由于测量仪器的精度限制、环境温度的变化等因素，可能会引入一定的误差。
冷却法测金属比热容预热20分钟
冷却法测金属比热容预热20分钟
冷却法测金属比热容是一种实验方法，用于测量金属的比热容（也称为热容量）。
在这种实验中，首先需要将一块金属加热到一定温度，通常是通过加热器或火炉。
然后，金属样品需要预热一段时间，通常是20分钟，以使其温度均匀分布。
接下来，将预热好的金属样品迅速放入一个已知温度的水溶液中，并记录温度变化。
根据热传递的原理，金属样品的热量会向水溶液中传递，导致水溶液温度上升。
通过测量水溶液温度变化的速率和金属样品的质量，可以计算金属的比热容。
在实验过程中，需要注意一些因素，如确保金属样品的质量、温度和形状均匀，水溶液的温度稳定等等。
此外，还需要进行多次实验以获得更准确的结果。
总之，冷却法测金属比热容是一种简单而有效的实验方法，可用于研究金属的热学性质。
冷却法测金属比热容
当n=3时，t0.95 2.48 3
uAt
tp n
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❖ 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：
❖ 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。
❖ 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。
❖ 【实验数据】
❖ 数据记录：
冷却法金属比热容的测定
冷却法金属比热容的测定[实验目的]1．了解冷却定律，并用冷却法测量金属的比热容。
2．学习一种把曲线变为直线的数据处理方法。
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，通过作冷却曲线可测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。
[实验原理]单位质量的物质，温度升高（或降低）1K 所吸收（或放出）的热量，称为该物质的比热容（specific heat capacity ）,用c 表示，比热容的单位是焦耳／千克·开（J ／·K ），比热随着温度的变化而不同。
本实验用冷却法测定金属（铁、铝）在100℃时的比热容。
通常可通过辐射、传导、对流三种方式来进行热量传递。
对流通常又可以分为自然对和强迫对流。
前者主要是因为空间各处的温度不同和密度不同而引起发热体周围流体的流动，由于发热体表面邻近的流体首先受热，通过流体的流动，将热量传到较冷的物体表面（或将热量分散到流体的其余部分去）。
强迫对流是通过气泵或风扇的作用来维持热体的流动。
将质量为M 1的金属样品加热后，放在较低温的介质（例如室温的空气）中，样品将逐渐冷却。
单位时间内热量损失应与温度下降速率成正比（由于金属样品的直径和长度多很小，而导热性能又很好，所以可以认为样品各处的温度相同），于是可得到下面的关系式tM c t Q∆∆=∆∆111θ （1） 式中c 1为金属样品在温度1θ时的比热容，t∆∆1θ为金属样品在温度1θ时的温度下降速率。
冷却法测量金属比热容的实验报告
实验名称：冷却法测量金属比热容一、实验目的：1. 掌握冷却法测量金属比热容的基本原理和方法。
2. 通过实验，了解和掌握热量计的使用和调整方法。
3. 利用冷却法测量金属的比热容，提高实验技能和数据处理能力。
二、实验原理：冷却法是测量物质比热容的一种常用方法。
其基本原理是：将一定质量的待测物质加热到一定的温度，然后让其自然冷却，通过测量物质的温度变化和时间的关系，计算出物质的比热容。
三、实验设备：热量计、待测金属样品、电热丝、温度计、秒表等。
四、实验步骤：1. 将待测金属样品放入热量计中，记录初始温度。
2. 开启电热丝，加热金属样品，同时用温度计和秒表记录金属样品的温度和时间。
3. 当金属样品的温度达到设定值后，关闭电热丝，让金属样品自然冷却。
4. 继续用温度计和秒表记录金属样品的温度和时间，直到金属样品的温度恢复到初始温度。
5. 根据实验数据，计算金属样品的比热容。
五、实验数据处理：1. 计算金属样品在加热过程中吸收的热量Q1 = m * c * (T2 - T1)，其中m为金属样品的质量，c为金属的比热容，T1为初始温度，T2为加热后的温度。
2. 计算金属样品在冷却过程中放出的热量Q2 = m * c * (T1 - T3)，其中T3为冷却后的温度。
3. 计算金属样品的总热量Q = Q1 + Q2。
4. 根据公式c = Q / (m * (T2 - T1))，计算金属的比热容。
六、实验注意事项：1. 实验过程中要严格按照操作规程进行，确保实验安全。
2. 实验数据要准确记录，避免误差。
3. 实验结束后，要及时清理实验设备，保持实验室清洁。
七、实验结果与分析：（这部分需要根据实际实验数据进行填写）通过本次实验，我掌握了冷却法测量金属比热容的基本原理和方法，提高了实验技能和数据处理能力。
金属的比热容实验报告
一、实验目的1. 了解比热容的概念及其测量方法；2. 掌握冷却法测定金属比热容的原理；3. 培养实验操作技能和数据处理能力；4. 了解实验误差产生的原因及减少误差的方法。
二、实验原理比热容是指单位质量的物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。
本实验采用冷却法测定金属的比热容，依据牛顿冷却定律，通过测量金属在冷却过程中的温度变化，计算出金属的比热容。
牛顿冷却定律：物体表面温度的变化率与物体表面温度与环境温度的差值成正比，即：dt/dt = k(T - Tenv)式中：dt/dt为物体表面温度的变化率，T为物体表面温度，Tenv为环境温度，k 为冷却常数。
实验中，将金属样品放入热量平衡装置中，使其温度升高到一定温度，然后放入温度较低的环境中冷却。
记录金属样品在冷却过程中的温度变化，根据牛顿冷却定律计算金属的比热容。
三、实验仪器与材料1. 金属样品（铜、铝、铁等）2. 热量平衡装置3. 温度计4. 计时器5. 环境温度计6. 数据处理软件四、实验步骤1. 将金属样品放入热量平衡装置中，使其温度升高到一定温度；2. 记录金属样品的初始温度；3. 将金属样品放入温度较低的环境中冷却；4. 在冷却过程中，每隔一定时间记录金属样品的温度；5. 测量环境温度；6. 根据实验数据，利用牛顿冷却定律计算金属的比热容。
五、数据处理1. 对实验数据进行整理，包括金属样品的初始温度、环境温度、冷却过程中不同时间点的温度等；2. 根据牛顿冷却定律，计算金属样品在不同时间点的温度变化率；3. 根据实验数据，绘制金属样品温度随时间变化的曲线；4. 利用数据处理软件，对实验数据进行拟合，得到金属样品的比热容。
六、实验结果与分析1. 实验数据及处理结果：（1）铜样品的比热容：Ccu = 0.385 J/(g·℃)（2）铝样品的比热容：Cal = 0.897 J/(g·℃)（3）铁样品的比热容：CFe = 0.449 J/(g·℃)2. 结果分析：（1）实验结果与理论值基本吻合，说明实验方法可行；（2）实验过程中，可能存在以下误差：a. 环境温度变化引起的误差；b. 金属样品与热量平衡装置之间的热传导引起的误差；c. 数据记录和处理的误差；（3）为减少误差，可采取以下措施：a. 实验过程中，尽量减少环境温度变化的影响；b. 选用合适的金属样品和热量平衡装置，提高热传导效率；c. 提高实验数据的记录和处理的准确性。
物理实验教案：用冷却法测金属比热容
用冷却法测金属比热容概述本实验冷却法比较法来测定金属材料的比热容。
整机分为测量控制主机和加热装置两部分。
其中主机部分可向加热装置提供加热电流，同时主机上还有一个温度表头和一个99.99秒量程的数字式计时表，专门用于用热电阻测量被加热物体的温度和计量冷却的时间。
加热装置中有一个横向移动结构，更换样品及使用更安全的外热式加热罩用于给被测金属杆加热，此外在被测金属杆底部有一个热电阻，用于对待测金属材料测温。
实验目的学会用冷却法测金属比热容实验仪器冷却法金属比热容测定仪（见下图）、物理天平（自备）。
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100℃左右时的比热容。
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(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：tT M C t Q∆∆=∆∆111 （1） （1）式中C 1为该金属样品在温度1T 时的比热容，tT ∆∆1为金属样品在1T 时的温度下降速率。
根据冷却定律有：m T T s a tQ)(0111-=∆∆ （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，1T 为金属样品的温度，0T 为周围介质的温度。
由上两式可得：m T T s a tM C )(0111111-=∆∆θ （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 T T s a tM C )(0222222-=∆∆θ （4） 由上面（3）和（4）两式可得：mmT T s a T T s a tM C t M C )()(01110222111222--=∆∆∆∆θθ 所以： mmT T s a tM T T s a t M C C )()(01112202221112-∆∆-∆∆=θθ（5） 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。
冷却法测量金属的比热容实验报告
冷却法测量金属的比热容实验报告冷却法测量金属的比热容实验报告一、引言比热容是物质的一个重要性质，它代表了单位质量物质升高1摄氏度所需要的热量。
测量金属的比热容对于了解金属的热传导性质、热膨胀性质以及材料的热稳定性等具有重要意义。
本实验将采用冷却法来测量金属的比热容。
二、实验原理冷却法是一种常用的测量物体比热容的方法。
其基本原理是根据物体与周围环境的热交换关系，通过测量物体温度随时间的变化来计算物体的比热容。
当物体与周围环境温度存在差异时，物体会通过热传导和辐射的方式向周围环境散发热量，从而使物体的温度逐渐降低。
根据热交换定律，可以得到物体温度随时间变化的关系式。
三、实验装置本实验所需的装置包括：1. 金属样品：选取待测金属样品，如铜、铝等。
2. 恒温水槽：用于提供恒定的冷却介质，保证实验过程中环境温度的稳定。
3. 温度计：用于测量金属样品的温度变化。
4. 计时器：用于记录实验过程中的时间。
5. 电热器：用于提供恒定的加热源，使金属样品达到一定的温度。
四、实验步骤1. 准备工作：将恒温水槽中的水加热至一定温度，使其保持恒定。
2. 实验前准备：将金属样品放置在恒温水槽中，使其与水温达到平衡。
3. 实验过程：将金属样品取出，用干布将其表面水分擦干，然后迅速放入恒温水槽中。
4. 记录数据：使用温度计测量金属样品的温度随时间的变化，并记录下来。
5. 数据处理：根据实验数据，绘制出金属样品温度随时间变化的曲线，并利用相关公式计算金属的比热容。
五、实验结果与分析根据实验数据绘制的温度随时间变化的曲线，可以看出金属样品的温度逐渐下降。
通过对曲线的分析，我们可以得到金属样品的冷却速率，从而计算出其比热容。
在实验过程中，我们选择了铜作为待测金属样品。
通过计算，我们得到了铜的比热容为XXX J/(g·°C)。
与已知的铜的比热容进行对比，可以发现实验结果与理论值较为接近，说明本实验的测量方法是可靠的。
冷却法测量金属比热容实验报告
冷却法测量金属比热容实验报告一、实验目的本实验旨在通过冷却法测量金属的比热容，加深对热学基本概念和实验方法的理解，掌握测量金属比热容的原理和技术。
二、实验原理当一个质量为 m 的高温物体与周围环境（温度为＄T_0$）发生热交换时，其冷却速率与温度差成正比，即遵循牛顿冷却定律：＄＼frac{dT}｛dt} ＝ k(T T_0)＄其中，＄T$ 为物体在时刻 t 的温度，＄k$ 为散热常数。
对于金属样品，其放出的热量为：＄Q ＝ mc(T_1 T_2)＄式中，＄c$ 为金属的比热容，＄T_1$ 为初始温度，＄T_2$ 为终了温度。
在相同的冷却条件下，若有质量相同、初始温度相同的另一种标准物质（比热容已知），则可通过比较它们的冷却速率来确定金属的比热容。
三、实验仪器1、量热器2、温度计3、秒表4、加热装置5、待测金属样品（如铜）6、标准物质（如铅）四、实验步骤1、用天平分别测量金属样品和标准物质的质量 m1 和 m2。
2、将量热器内筒洗净擦干，加入适量的水，测量水的质量 m0。
3、将金属样品和标准物质分别放入加热装置中加热至相同的高温T1，记录加热时间。
4、迅速将加热后的金属样品和标准物质分别放入量热器内筒中，同时开始计时，并用温度计测量水温的变化。
5、每隔一定时间记录一次温度，直到温度稳定在一个较低的值 T2。
6、根据记录的数据，绘制温度时间曲线，求出冷却速率。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜时间（s）｜金属样品温度（℃）｜标准物质温度（℃）｜｜｜｜｜｜0|＿____|＿____|｜10|＿____|＿____|｜20|＿____|＿____|｜30|＿____|＿____|｜｜｜｜2、绘制温度时间曲线以时间为横坐标，温度为纵坐标，分别绘制金属样品和标准物质的冷却曲线。
3、计算冷却速率在冷却曲线上选取若干个温度点，计算相邻温度点之间的平均冷却速率。
4、计算金属比热容根据牛顿冷却定律和比热容的定义，通过比较金属样品和标准物质的冷却速率，计算金属的比热容。
用冷却法测金属的比热容实验报告
用冷却法测金属的比热容实验报告用冷却法测金属的比热容实验报告1. 实验目的本实验的主要目的是通过冷却法来测量金属的比热容，并且掌握用冷却法测量比热的原理和方法。
此外，实验还要求我们掌握误差分析的方法和技巧。
2. 实验原理冷却法是适用于金属这类高热导体的比热容测量方法，其基本原理是：将待测金属块加热到一定温度，然后放入一个较大的绝热容器中，在此过程中记录下金属块温度与时间的变化关系。
然后根据热量守恒定律，用测得的温度与时间数据，计算出金属的比热容。
3. 实验步骤（1）先将待测金属块完全加热到平衡状态，即稳定温度；（2）将待测金属块快速取出，迅速放入预先称好的水量中，用快速测温计记录下金属块和水的温度；（3）通过计算方法，利用所测得的数据，得出金属的比热容。
4. 实验数据处理（1）测量金属块和水的温度容易受到环境温度的影响，所以需要进行实验室温度的测量和校正；（2）由于实验过程中，部分热量由于散失等原因未被准确测量，所以在计算时要考虑误差；同时，实验中应进行多次测量，以提高测量的精度与可靠性。
5. 实验结果与分析经过数次测量、计算和平均处理后，我们得到了待测金属的比热容数据，其误差范围在3%以内。
同时，我们还通过图表的方式呈现数据，方便我们更加直观地分析实验结果。
实验结果表明，用冷却法测量金属比热容是一种十分可行的方法，其误差小、重复性好，能够满足实验的要求。
6. 实验结论通过本次实验，我们掌握了用冷却法测量金属比热容的实验技术和误差分析方法。
同时，实验结果还证明了冷却法是一种可行的测量方法，并且该方法可以在实验教学和科研领域中广泛应用。
冷却法测金属的比热容
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。
本实验以铜样品为标准样品，而测定铁、铝样品在时的比热容。
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】牛顿冷却定律：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。
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，其数学表达式为：m S tQ)(01θθα-=∆∆ （1） 式中α为传热系数， S 为金属外表面积，1θ与0θ分别为金属与其环境的温度，m 为常数。
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。
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：tM c t Q∆∆=∆∆111θ （2） 根据牛顿冷却定律有：m S tQ)(0111θθα-=∆∆ 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 )(0122122θθαθ-=∆∆ （4） 由式（3）和（4），可得：22222201111011()()mmc M S t S c M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆所以11222021211102()()m mM 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（即室温θ恒定），则有21αα=。
冷却法测量金属的比热容实验报告
冷却法测量金属的比热容实验报告冷却法测金属比热容的分析与探究“大学物理实验”课程论文授课学期学年第二学期学院 :数学科学学院专业 :数学与应用数学学号 :201110700100 姓名:殷霞任课教师:阳丽交稿日期:2012年6月1日冷却法测金属比热容的分析与研究摘要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的方法之一。
但在实际操作中由于人的反应时间有限，计时误差较大等原因，使得实验测量精度偏低。
本文主要对该实验的实验误差来源进行了探讨。
关键词比热容牛顿冷却定律热电偶温度误差1、实验简介(1)实验装置简介本实验装置如左图所示，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，它具有更广的测量范围和更高的精度，并可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点。
(2)实验原理和方法将质量为M1的金属样品加热后，放到较低温度的介质中，样品将逐渐冷却。
其单位时间的热量损失(?Q?t)与温度下降的速率成正比:???Q?c1M11?t?t根据牛顿冷却定律有:(1)?Q??1S1(?1??0)m(2) ?t??1??1S1(?1??0)m(3) ?t这里，C1为金属样品的比热容，?1为传热系数，S1为金属外表面积，?1与?0分别C1M1为金属与其环境的温度。
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: ??1??2S2(?1??0)m (4) ?tC2M2由式(3)和(4)，可得:C2M2??2m??2S2(?2??0)m?1?S(???)1110C1M1?t所以??1?2S2(?2??0)mC2?C1?2?1S1(?1??0)mM2?tM1假设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，而周围介质(空气)的性质当然也不变，则有?1??2。
于是当周围介质温度不变(即室温?0恒定)，两样品又处于相同温度?1??2??时，上式可以简化为:??)1C2?C1M2()2?tM1((5)2、实验误差探讨(1) 室温?的变化给测量结果带来的误差根据测量原理，样品周围的空气温度应为恒定的，即?为恒值。
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。
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：111Q c M tt（8-1）式中1c 为该金属样品在温度1时的比热容，1t为金属样品在1的温度下降速率，根据冷却定律有：1110()mQ S t（8-2）式中1为热交换系数，1S 为该样品外表面的面积，m 为常数，1为金属样品的温度，为周围介质的温度。
由式（8-1）和（8-2），可得1111110()mc M S t（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()mc M S t（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12。
冷却法测量金属的比热容实验报告
冷却法测量金属的比热容实验报告摘要：本实验利用冷却法测量了铜和铝的比热容，通过数据处理，得到了金属的比热容值，实验结果与理论值接近。
该实验验证了冷却法测量金属比热容的可行性，并且可以通过实验得出比热容值。
一、实验目的2、熟悉实验中常用的一些基本物理测量方法。
二、实验原理比热容是物质单位质量在恒定压强下温度变化时吸收或释放的热量，表示物质对温度变化的敏感程度。
冷却法是通过测量热传递过程中升温曲线的斜率来测量物质的比热容的方法。
假设金属样品温度从T1降到T2，时间为Δt，在热传导过程中，热量Q的损失量等于金属样品的热容（C）、质量（m）和温度降低值（ΔT）之积，即Q=C×m×ΔT。
在热传导过程中，金属样品的温度按指数下降，可以用以下式子描述：T2-T0=T2–T1·exp(-t/τ)其中，T0表示浴温，T1为铜样品与浴温达成热平衡后的温度，t为时间，τ为指数下降常数。
在测量过程中，记录温度与时间的关系曲线，在温度变化率最大的点附近取许多点计算斜率，从而得到金属样品的比热容。
三、实验步骤1、将测温器放在温水中预热。
2、准备好铜样品和铝样品。
3、将铜样品和铝样品分别放入1000ml的恒温水中，并记录它们的初始温度。
4、当金属样品温度与水温达到稳定后，开动计时器并记录下样品温度和时间的数据。
5、待温度达到约30℃时，关掉加热器，并立即开始记录温度与时间的数据，记录时间不少于10分钟。
6、将记录的数据放入电脑中进行处理，得出曲线斜率。
7、重复以上步骤，测量铝样品的比热容。
四、实验数据处理及结果分析实验数据如表1所示。
绘制铜的温度与时间的曲线如图1所示。
通过观察可得，温度变化率最大时的温度在75℃左右。
因此，在温度从80℃到70℃之间取出50个点，计算斜率，得到S1=0.000958℃/s。
由铜的质量（m=100g）和比热容（C）可得：C=Q/mΔT其中Q为从铜样品中传递的热量，ΔT为温度的变化值，可由铜样品的初始温度与浴温进行计算。
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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：
111Q
c M t t
θ∆∆=∆∆ （8-1） 式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1
t
θ∆∆为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：
1110()m Q
S t
αθθ∆=-∆ （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
1
11
1110()m c M S t
θαθθ∆=-∆ （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：
1
22
2210()m c M S t
θαθθ∆=-∆ （8-4） 由式（8-3）和（8-4），可得：
2
22
22201
111011()()m
m
c M S t S c M t
θαθθθαθθ∆-∆=∆-∆ 所以
1
1
222021211102
()()m m M S t c c S M t
θαθθθαθθ∆-∆=∆-∆ 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=。
于是当周围介质温度不变（即室温0θ恒定），两样品又处于相同温度12θθθ==时，上式可以简化为：
1121
22
(
)()M t c c M t
θ
θ∆∆=∆∆ （8-5） 因为热电偶的热电动势与温度的关系在同一小温差范围内可以看成线性关系，即11
22(
)()()()E t t E t t θθ∆∆∆∆=∆∆∆∆，所以式（8-5）可以简化为：
12
21
21
()M t c c M t ∆=∆（） （8-6）
如果已知标准金属样品的比热容1c 、质量1M ；待测样品的质量2M 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2c 。
几种金属材料的比热容见下表：
Fe(cal/g ℃
) A1(cal/g ℃) Cu(cal/g ℃)） 100℃ 0.110
0.230
0.0940
【实验步骤与要求】
1．开机前先用加热四芯线和热电偶线两组线连接好加热仪和测试仪。
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
理天平秤出它们的质量M ，再根据Cu M ＞Fe M ＞Al M 这一特点，把它们区别开来。
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。
当样品加热到150℃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），记录样品的冷却速率100(
)t
θθ
=∆∆℃。
方法：记录数字电压表上示值约从1E 降到2E 所需的时间t ∆，从而计算2
(
)E E
t ∆∆。
按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品应重复测量6次。
注意：
（1）仪器的加热指示灯亮，表示正在加热；如果连接线未连好或加热温度过高
比
热 容 温
度 ℃
热电偶
图8-1 冷却法金属比热容测
样品
数字电压表
（超过200℃）导致自动保护时，指示灯不亮。
升到指定温度后，应切断加热电源。
（2）测量降温时间时，按“计时”或“暂停”按钮应迅速、准确，以减小人为计时误差。
（3）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。
4．数据记录、处理与分析
样品质量：Cu M = g ；Fe M = g ； Al M = g 。
热电偶冷端温度： ℃
样品由1E 下降到2E 所需时间（单位为s ） 以铜为标准：1Cu c =c =0.0940 cal/g K 铁： 12
21
21
()M t c c M t ∆==∆（） Cal/（g K ）
铝： 13
31
31
()M t c c M t ∆==∆（） Cal/（g K ）
【预习思考题】
1．比热容的定义是什么？单位是什么？
2．为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 【课后习题】
1．测量三种金属的冷却速率，并在图纸上绘出冷却曲线，如何求出它们在同一温度点的冷却速率？
【附录】
一、DH4603型金属比热容测定仪介绍与使用说明
本实验装置由加热仪和测试仪组成。
加热仪的加热装置可通过调节手轮自由升降。
被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品室内的底座上，测温热电偶放置于被测样品内的小孔中。
当加热装置向下移动到底后，对被测样品进行加热；样品需要降温时则将加热装置移上。
仪器内设有自动控制限温装置，防止因长期不切断加热电源而引起温度不断升高。
测量试样温度采用常用的铜－康铜做成的热电偶(其热电势约为0
0.042/
mV C)，将热电偶的冷端置于冰水混合物中，带有测量扁叉的一端接到测试仪的“输入”端。
热电势差的二次仪表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器放大加上满量程为20mV 的三位半数字电压表组成。
这样当冷端为冰点时，由数字电压表显示的mV数查表即可换算成对应待测温度值。
图8-2 DH4603型金属比热容测定仪测试仪
注意：不同的热电偶的输出会有一定的偏差，所以以上表格的数据仅供参考。