金属比热容的测量.ppt

冷却法测量金属比热容冷却法测量金属比热容实验目的: 实验目的: 1. 2. : 实验仪器: 金属比热容测定仪金属比热容测定仪实验原理: :单位质量的物质,其温度升高 1K( o C) 所需的热量叫做该物质的比热容,其值随温度而变化。 : 当物体表面与周围存在温度差时,单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比。根据牛顿冷却定律,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 100 o C 或 200 oC时的比热容。将质量为 M 1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( ) 与温度下降的速率成正比,于是得到下述关系式: 式中 C 1为该金属样品在温度时的比热容, 为金属样品在时的温度下降速率。 t Q?? t MCt Q????? 111? 1?t?? 1? 1?根据冷却定律有: 式中 a 1为热交换系数, S 1为该样品外表面的面积, m为常数, 为金属样品的温度, 为周围介质的温度。联立以上两式,可得: msat Q)( 0111??????1? 0? msat MC)( 0111 111???????同理,对质量为 M 2,比热容为 C 2的另一种金属样品,可有同样的表达式: msat MC)( 0222 222???????m msa sat MC t MC)( )( 0111 0222111 222????????????? m msat M sat MCC)( )( 0111 22 0222 1112?????????????如果两样品的形状尺寸都相同,即 S 1 =S 2;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: 21??? 0?????? 21如果已知标准金属样品的比热容 C 1质量 M 1;待测样品的质量 M 2及两样品在温度时冷却速率之比,就可以求出待测的金属材料的比热容 C 2。 22 1112)( )(t M t MCC????????几种金属材料的比热容见表几种金属材料的比热容见表 1 1: : (P200) (P200) 100 C Al C Cu C Fe 比热容温度 C 0单位: C) cal/(g. 0实验仪器介绍实验仪器介绍