金属比热容的测定-讲稿

1、1.通过本实验了解金属冷却速率和它与环 境温差之间的关系以及进行测量的实验条件，进一步巩固牛顿冷却定律。2.掌握冷却法测定金属比热容的方法，并以铜为标准样品，测定铁，铝在100摄氏度时的比热容。 实验目的实验目的EXPERIMENT EXPERIMENT TARGETTARGET 金属比热容测量仪，精密电子天平, 升降台，热源（电烙铁）、铜-康铜热电偶，金属样品（铁，铝，铜），防风桶（加盖），电源线，真空保温杯，调零线，秒表，支架。实验仪器实验仪器LABORATORY LABORATORY APPARATUSAPPARATUS a. 热源,加热采用75瓦电烙铁改制而成，利用底盘支撑固定并可上下

2、移动（其电源由金属比热容测量仪上的“热源”开关控制）；b. 实验样品，是直径5mm,长30mm的小圆柱，其底部深孔中安放热电偶（其热电动势约0.042mV/），而热电偶的冷端则安放在冰水混合物内； 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，其输出电压（温度）由金属比热容测量仪中的数字电压表读出，显示用三位半面板表；g. 冰水混合物。 实验装置实验装置EXPERIMENTALEXPERIMENTALINSTALLATIONINSTALLATION 实验装置如上图所示，对测量试样温度采用常用的铜康铜做成的热电偶，当冷端为冰点时，测量热电偶热电动势差的二次仪表由

3、高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上三位半数字电压表（放大电路的满量程为20mV）组成，由数字电压表显示的mV数即对应待测温度值。加热装置可自由升降和左右移动。被测样品安放在大容量的防风圆筒内即样品室，其作用保持高于室温的样品自然冷却，这样结果重复性好，可以减少测量误差，提高实验准确度。本实验可测量金属在各种温度时的比热容（室温到200）. 单位质量的物质，其温度升高1k（或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，放到较低温度的界质（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）应与温度下降速率成正比（由于金属样品的直径和长度都很

4、小，而导热性能又很好，所以可认为样品各处的温度相同），于是得到下述关系式： 式中，C1为该金属样品在温度1时的比热容，1/t为金属样品在温度1时的温度下降速率。根据牛顿冷却定律有： =1S1（1-0）m (1) 实验原理实验原理EXPERIMENTTAL EXPERIMENTTAL PRINCIPLEPRINCIPLE (2)式中，1为热交换系数，S1为该样品外面的面积，m为与周围界质的状况有关的系数，1为金属样品的温度，0为周围界质的温度。由式（1）和（2），可得： 如果两样品的尺寸和形状都相同（例如细小的圆柱体），即S1=S2；两样品表面状况也相同（如涂层、色泽等），而周围界质（空气）的性

5、质当然也不便，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及两样品在温度时的温度下降速率之比，就可求出待测的金属比热容C2 已知铜在100似的比热容为：CCu=0.0940cal/（）一必做部分：测量铁和铝在100时的比热容1用电子天平称出各金属样品的质量M。再根据 这一特点，把它们区别开来。对金属比热容仪进行调零（输入端直接用调零线相连，再用调零旋钮）。2使热电偶热端的铜导线与数字电压表的正端相连；冷端的铜导线与数字电压表的负端相连。实验用铜-康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电动势采用低漂移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数查附表即可换算成温度。热电偶的冷端插入冰水混合物中，热端固定在防风桶中，样品放置在热电偶的热端。加热后不要接触热电偶和待测样品。实验内容实验内容EXPERIMENT EXPERIMENT CONTENTCONTENT注意事项注意事项铜铜- -康铜热电康铜热电偶分度表偶分度表样品质量：MCu=4.830g ; MFe=4.280g ; MAl=1.500g 。热电偶冷端温度：=0 。样品由102下降到98