冷却法测金属的比热容(实验报告).doc

冷却法测量金属的比热容
【实验目的】
测量固体的比热容。
了解固体的冷却速率与环境之间的温差关系,以及进行测量的实验条件。
【实验仪器】
本实验装置是金属比热容测量仪;实验样品是直径5mm、长30mm的小圆柱,其底部深孔中安放铜—康同热电偶。
【实验原理】
单位质量的物质,其温度升高1K(或1℃)所需的热量叫该物质的比热容,其值随温度而变化, 将质量为的金属样品加热后,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()应与温度下降速率成正比,由此到下述关系式:
①
式中为该金属样品在温度时的比热容,为金属样品在温度时的温度下降速率,根据冷却定律有:
②
式中,为热交换系数,为该样品外表面的面积,为常数,为为金属样品的温度,为周围介质的温度。由式①和②,可得:
③
同理,对质量为,比热容为的另一种金属样品,有:
④
由式③和式④,可得:
如果两样品的形状尺寸都相同,即;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,质量,待测样品的质量及两样品在温度时冷却速率之比和,就可求得待测金属的比热容。
已知铜在100℃时的比热容为:
【实验内容】
℃时的比热容。
步骤:
(1)选取长度、直径、表面光洁度尽可能相同的三种金属样品(铜、铁、铝)用物理天平或电子天平秤出它们的质量。再根据>>这一特点,把它们区别开来。
(2)使热电偶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,切断加热电源移去加热源,样品继续放在有机玻璃圆筒内自然冷却。当温度降到接近102℃时开始记录,测量样品从102℃降到98℃所需要的时间。每种样品重复测量5次。
【实验数据】
样品质量:; ; 。
热电偶冷端温度:=0 。
样品由102下降到98所需时间(单位为)
次数
样品
1
2
3
4
5
平均值
Fe





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