金属比热容的测量.ppt

冷却法测量金属比热容,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。,根据牛顿冷却定律，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100oC 或200oC时的比热容。,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()与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：式中C1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。,根据冷却定律有：式中a1为热交换系数，S1为该样品外表面的面积，m为常数，为金属样品的温度，为周围介质的温度。联立以上两式，可得：,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：,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:,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),单位：,实验仪器介绍,A、热源、B、实验样品（直径5mm，长30mm的小圆柱）、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、G、冰水混合物组成。,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MCuMFeMAl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，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 时开始记录，测量样品由102 下降到98 所需要时间。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5次。,利用简化后的公式：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,2.利用公式：计算铁和铝的比热容,温度,温度,附：热电偶分度表,