实验五冷却法测金属比热容

1、实验五冷却法测量金属比热容一、实验目的：1、了解金属的冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件2、研究热学实验成败的原因。二、实验原理：根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学中常用方法之一。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。通过实验了解金属的冷 却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件。单位质量的物质，其温度升高 1K(1 oC )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，放到较低温度的介质(例

2、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： TOC o 1-5 h z At11 A式中C为该金属样品在温度时的比热容，二l为金属样品在时的温度下降速 1iAt1率。根据冷却定律有： = a s ( -。) m(2)Ati i i o式中a1为热交换系数，S为该样品外表面的面积，m为常数为金属样品的温度， 0为周围介质的温度。由式(1 )和(2)，可得:八AC M i = a s （ 一 ） mi i At i i i o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:AC M a = a s ( 一 ) m

3、(4)由上式和(4)，可得：所以:八A0C M M M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200oC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102oC时开始记录，测量样品由102oC下降到98oC所需要时间10。按铁、铜、铝的次序，分别测量其温 度下降速度，每一样品得重复测量5次。因为各样品的温度下降范围相同(A0 = 1020C -980C = 40C )，所以公式(5)可以简化为:五、实验数据：样品质量：MC =4.830g ; Mf

4、 =4.280g ; MA广1.500g。热电偶冷端温度：90 =02。铁：c2= c M(四1 M (A t)铝：c=c m 1( a t )2i M3(At)i样品由102 oC下降到98oC所需时间(单位为S)表2次数 样品12345平均值Atb AtFe8.868.998.948.589.098.980.09Cu8.118.368.508.338.608.380.08Al8.266.226.356.296.446.310.04以铜为标准：CCc =0.0940 cal/(goC )=0.0940 x 4.830 * 8.89 = 0.ii3 Cal /(g0C) 4.280 x 8.3

5、8=0.0940 x 4.830 x京 =0.228 Cal /(g0C) i.500 x 8.38附录：铜一康铜热电偶分度表（参考端温度为0笆）分度号：CK温度0C012345678910温度0C热 电 动 势（mV）00.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.3510.3910100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.7490.78910200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.073101141.1551.19620301.1961.2371.2

6、791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.5691.61130401.6111.6531.6951.7381.7801.8221.8651.9071.9501.9922.03540502.0352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.4242.46750602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.8642.90860702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.3123.35770803.3573.4023.4473.4

7、933.5383.5843.6303.6763.7213.7673.81380903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2314.277901004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594.6074.6544.7014.7491001104.4794.7964.8444.9814.9394.9875.0355.0835.1315.1895.2271101205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5665.6155.6635.7121201305.7125.7615.8105

8、.8595.9085.9576.0076.0566.1056.1556.2041301406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6526.7021401506.7026.7536.8036.8536.9036.9547.0047.0557.1067.1567.2071501607.2077.2587.3097.3607.4117.4627.5137.5647.6157.6667.7181601707.7187.7697.8217.8727.9247.9758.0278.0798.1318.1838.2351701808.2358.2878.3398.3917.4438.4958.5488.6008.6528.7058.