冷却规律的研究

1、冷却规律的研究一、实验目的研究物体冷却规律二、实验仪器1.YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台；2.恒温加热盘C；3.铝盘；4.胶木垫板；5.测量探头；6.底座；7.天平。三、实验原理当物体的温度与周围环境(介质)的温度不相同时.由于对流、传导和辐射的作用，物体的内能就要随时间而变化。物体不是从周围环境获得热量，就是向周围环境发散热量，因此，物体的温度也就随时间而变化，直至与所处环境的温度完全一致。即使在很精密的实验中，人们也很难完全阻止这种热交换的发生。由于物体表面形状、表面状态及周围环境的复杂性，要想用纯理论方法来估算这一交换过程中散失或获得的热量是困难的，本实验将介绍和研究这一热

2、换过程并估算其交换热量的实验方法。一般情况下，由于物体的温度不是很高，辐射散热的作用可以忽略；又如果物体没有与良导体直接接触，热传导也可不计。这样。被加热物体与周围环境的热交换主要是对流。当物体的温度高于环境（空气）的温度0，那么物体的一部分热量将通过对流的方式散发给周围空气，其温度将逐渐下降。若在时间t到（t+t）这一间隔中，物体温度下降了，则在t时间内，物体所散失的热量为Q=mc,式中，m是物体的质量，C是物体的比热容。每单位时间内物体散失的热量为 (1)式中，显然也与温度差（-0）有关，并还与物体周围对流散热的情况（对流分自然对流和强迫对流。没有风吹时，物体与周围空气的对流是自然对流；有

3、风吹时是强迫对流，可用系数a表示）和物体表面及周围介质有关。在一定近似程度内，可以写成 （2）上式就是冷却定律的表达式。式中k是与物体表面状况、周围介质等有关的系数，当环境条件不变时，它是一个常数。综合式（1）和式（2）得 （3）本实验将通过观测铝盘的冷却过程来测出a及，由于式（3）在直角坐标图上是一曲线，改用双对数坐标可使其成为一直线，并很容易在图上求得a及。若已知其m和c，就可以求出k值，把k和a代入（2），就可以从实验中得到冷却定律，并估算其交换的热量，至于铝盘冷却过程中的温度。可用“散热盘”温度测到。四、实验内容1、按图3连接好实验装置，记下室温0，顺时针调节“温度粗选”和“温度细选”

4、钮到底，打开加热开关，用加热盘对标准样品加热，同时监视样品温度，达70.0停止加热。并将加热盘移开，使样品自然冷却，继续观察铝盘的温度变化，并用计时器计时，记录温度1和对应时间t1。初始时由于样品温度与室温差别较大，降温较快，所以记录点要略密些。随着样品降温，温差变小，变化缓慢，记录时间间隔可加大。当温度约为50时，停止测量。图12、在毫米方格纸上，以t为横人坐标，为纵坐标，作出曲线。3、由于式（3）中a出现在指数上，故可对式（3）两过取对数，得： （5）在冷却曲线上。均匀取5个数据点。分别作出该点的切线，记录各切点温度及、,并求出斜率的绝对值。（如图1所示）再以为横坐标。为纵坐标，在双对数坐标上作出5个数据点，连成一直线，其斜率即为a值。，而直线与纵坐标交点值即为。（如图2所示）（·S-1）4、称出铝盘质量m,算出k值（为已知）把k、a和代入式（2）即得铝盘的冷却定律。五、注意事项如