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文档简介

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 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 g
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