大学物理实验-冷却法测金属比热容ppt课件

冷却法测量金属的比热容,大学物理实验(1),深圳大学物理科学与技术学院物理实验教学中心,实验目的,学习使用冷却法测量金属比热容。加深对比热容、冷却定律的理解。掌握热电偶测量温度的原理与方法。,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。,国际单位：J/(kgK)常用单位：cal/(kg)、J/(kg)、cal/(g),根据冷却定律，样品因对流而损失的热量为：,热交换系数,样品外表面积,样品温度,环境温度,常数强迫对流为1，自然对流为1.25,牛顿冷却定律-降温方程:,这是一个关于时间的一阶常微分方程。,对另外一金属有：,两式相比，整理有：,如果两样品形状尺寸相同，,两样品表面状况相同，周围环境相同，,那么，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。,测量样品（Fe和Al）在100时的比热容。,实验内容,Fe,Cu,Al,实验仪器,实验步骤,短接数字电压表输入接线柱，调零数字电压表。按实验要求连接好加热仪和热电偶测试仪。将实验样品套在容器内的热电偶上，盖上有机玻璃盖，下降实验架，使电烙铁套在样品上给样品加热。把样品加热到200（数字电压表读数8.20mV）时，断开加热开关。移去加热源，使样品在样品室自然冷却。,记录试验样品温度从102（数字电压表读数4.37mV）下降到98（数字电压表读数4.18mV）所需要时间t。可按铁、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。,实验步骤,注意事项,取换样品时,用镊子拿取,注意不要烫到手或电线加热器下降时注意样品的位置测量降温时间时，按键动作要迅速，减小人为计时误差,数据记录,样品从102（数字电压表读数4.37mV）下降到98（数字电压表读数4.18mV）所需要时间t:,已知样品质量：Mcu=4.830gMFe=4.028gMAl=1.500g100时铜的比热：ccu=0.094cal/(g),数据处理,对t取平均值，=4，分别计算100附近Fe、Cu、Al的降温速率根据式（12-6），计算Fe、Al的比热容。,思考题,比热容的定义是什么？单位是什么？根据式（12-6），测量比热容的条件是什么？,谢谢！,附录,热电偶测温原理：,热电偶是利用温差电效应制成的测温元件，它是由两种不同的金属焊接而成的回路。当两接点a、b的温度不同时，在闭合回路中会产生电动势，该电动势称为温差电动势。,热电偶测温原理图,详细介绍,两种不同的导体或半导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设TT0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（Seeback）发现,所以又称西拜克效应。,热电偶,回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。,热端,自由端,1.接触电势,接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。,2.温差电势,热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细无关。导体材料确定后，热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差。,为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定（一般保持0）。,把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点分别置于两个玻璃试管里，