冷卻法測(cè)金屬比熱容課件

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二冷卻法測(cè)金屬比熱容實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容儀器及調(diào)整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)習(xí)題思考題【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】

根據(jù)牛頓冷卻定律，用冷卻法測(cè)定金屬的比熱容是量熱學(xué)常用方法之一。若已知標(biāo)準(zhǔn)樣品在不同溫度的比熱容，通過(guò)作冷卻曲線可測(cè)量各種金屬在不同溫度時(shí)的比熱容。【實(shí)驗(yàn)原理】單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高1K（1℃）所需的熱量叫做該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。將質(zhì)量為M1的金屬樣品加熱后，放到較低溫度的介質(zhì)（例如：室溫的空氣）中，樣品將會(huì)逐漸冷卻。其單位時(shí)間的熱量損失（△Q/△t）與溫度下降的速率成正比，于是得到下述關(guān)系式：（1）（1）式中C1為該金屬樣品在溫度θ1時(shí)的比熱容，為金屬樣品在θ1的溫度下降速率，根據(jù)冷卻定律有：（2）式中為熱交換系數(shù),為該樣品外表面的面積，為常數(shù)，為金屬樣品的溫度，為周?chē)橘|(zhì)的溫度。由式（1）和（2），可得（2）（3）同理，對(duì)質(zhì)量為M2，比熱容為C2的另一種金屬樣品，可有同樣的表達(dá)式：由上式（3）和（4），可得：（4）所以：如果已知標(biāo)準(zhǔn)金屬樣品的比熱容C1質(zhì)量M1；待測(cè)樣品的質(zhì)量M2及兩樣品在溫度θ時(shí)冷卻速率之比，就可以求出待測(cè)的金屬材料的比熱容C2。已知銅在100℃時(shí)的比熱容為：Ccu=393J/(kg℃).3、使熱電偶端的銅導(dǎo)線與數(shù)字表的正端相連；冷端銅導(dǎo)線與數(shù)字表的負(fù)端相連。當(dāng)數(shù)字電壓表讀數(shù)為某一定值即150℃（大約在6.000mv）時(shí)，切斷電源移去加熱源，樣品繼續(xù)安放在與外界基本隔絕的有機(jī)玻璃圓筒內(nèi)自然冷卻（筒口須蓋上蓋子）。當(dāng)溫度降到102℃(4.157mv)時(shí)開(kāi)始記時(shí)，當(dāng)溫度降到98℃（3.988mv）時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。測(cè)量樣品102℃下降到98℃所需要時(shí)間△t0。按鐵、銅、鋁的次序，分別測(cè)量其溫度下降速度，每一樣品重復(fù)測(cè)量6次?！緦?shí)驗(yàn)儀器】1.實(shí)驗(yàn)儀器：FB312型冷卻法金屬比熱容測(cè)定儀其中A）熱源，采用70瓦隔離低壓加熱，加熱塊利用底盤(pán)和支撐桿固定并可上下移動(dòng)；B）實(shí)驗(yàn)樣品，是直徑6mm，長(zhǎng)30mm的小圓柱，其底部鉆一深孔便于安放熱電偶，而熱電偶的冷端則安放在冰水混合物內(nèi)；C）銅一康銅熱電偶；D）熱電偶支架；E）防風(fēng)容器；F）三位半數(shù)字電壓表，顯示用三位半面板表；G）冰水混合物?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】數(shù)據(jù)記錄：表１：樣品由1020C下降到980C所需時(shí)間MCU=gMFe=g樣品時(shí)間△t/sCuFeAl數(shù)據(jù)處理：1.將數(shù)