大学物理实验
实验二
冷却法测金属比热容
实验简介
实验原理
实验目的
实验内容
仪器及调整
实验数据
预习题
思考题
【实验简介】
根据牛顿冷却定律,用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。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。
【实验目的】
以铜为标准样品,测定铁、铝样品在100℃或200℃时的比热容。
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。
【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。将质量为M1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(△Q/△t)与温度下降的速率成正比,于是得到下述关系式:
(1)
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:
由上式(3)和(4),可得:
(4)
所以:
如果两样品的形状尺寸都相同,即S1 = S2;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α1=α2。于是当周围介质温度不变(即室温θ0恒定)两样品又处于相同温度θ1=θ2=θ时,上式可以简化为:
(5)
如果已知标准金属样品的比热容C1质量M1;待测样品的质量M2及两样品在温度θ时冷却速率之比,就可以求出待测的金属材料的比热容C2。
已知铜在100℃u=393J/(kg℃).
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