金属比热容的测定.ppt

金属比热容的测定
◆实验目的
实验仪器
◆实验装置
◆实验原理
实验内容
◆注意事项
附表
实验数据
误差分析
实验目的
·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。
实验仪器
金属比热容测量仪,精密电子天平(型号
AR5120,量程:510g,精度:),升降台
热源,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
实验装置
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移动(其电源由金属比热容测
D量仪上的“热源”开关控制)
b实验样品,是直径长的小圆柱,其底部深孔
中安放热电偶(其热电动势约),而热电偶的冷端
则安放在冰水混合物内
-康铜热电偶


位半数字电压表其输出电《温度金周
比热容测量仪中的数字电压表读出
半面板表
∵比∵

实验装置如图2-1所
对测量试样温度采用常用的
铜二康钷做成的热电偶上当冷端为冰点时,测热电偶热
电动势差的次校表电高灵敏。度
移的放大器
(放
满量程为)组成
降和左石移
示的教对盛鼎度值
器量的防资固简卡
室,其作用保
温的样
捷旻准确度。卖
可测量金属在各种温度时的比热容(室温到)
实验原理
单位质量的物质,其温度升高1k(或1℃)所需的热量叫做该物质的比热容,其值随温度
而变化。将质量为M的金属样品加热后,放到交底温度的界质(列如室温的空气)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θ,时的比热容,△θ/△t为金属样品在温度θ,时的温度下降速
率。根据牛顿冷却定律有
式中,a1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,θ1为金属样品的温度
0。为周围界质的温度。由式(1)和(2),可得:
A=4(-a)
同理,对质量为M、比热容为C2的另一种金属样品,可
有同样的表达式
(4)
由式(3)和(4),可得
C,M,△
a252(02-
如果两样品的尺寸和形状都相同(例如细小的圆柱
体),即S-S3;两样品表面状况也相同(如涂层、色泽
等),而周围界质(空气)的性质当然也不便,则有α
a2。于是,当周围界质温度不便(即室温θ。恒定),两
样品又处于相同温度θ:=02=0时,上式可简化为
如果已知标准样品的比热容C、质量M、待测样品的质
量M及两样品在温度0时的温度下降速系之比,越可求
出待测的金属比热容
已知铜在100℃似的比热容为:
【实验内容】
必做部分:测量铁和铝在1o~c时的比热容
。再根据
MMM这一特点,把它们区别开来。[由于三种金属样
品(铜、铁、铝)表面均镀上相同的金属薄层(表面光洁
度尽可能相同),它们的长度、直径都相同,故难以直
观分辨
-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m读品的。数查
附表即可换算成温度。使热电偶热端的
压表的正端相连;冷端的铜导线与数字电压表端相
连