冷却法测金属比热容.ppt

冷却法测金属比热容
第1页，本讲稿共25页
实验目的
学习使用冷却法测量金属比热容。
加深对比热容、冷却定律的理解。
掌握热电偶测量温度的原理与方法。
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实验原理
单位质量的物质，其温度升高1K冷却法测金属比热容
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实验目的
学习使用冷却法测量金属比热容。
加深对比热容、冷却定律的理解。
掌握热电偶测量温度的原理与方法。
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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。
国际单位：J/(kg·K)
常用单位：cal/(kg·℃)、 J/(kg·℃) 、cal/(g·℃)
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根据冷却定律，样品因对流而损失的热量为：
热交换系数
样品外表面积
样品温度
环境温度
常数
强迫对流为1，
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牛顿冷却定律-降温方程:
这是一个 关于时间 的一阶常微分方程。
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对另外一金属有：
两式相比，整理有：
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如果两样品形状尺寸相同，
两样品表面状况相同，周围环境相同，
那么，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。
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测量样品（Fe和Al）在100℃时的比热容。
实验内容
Fe
Cu
Al
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实验仪器
防护罩
杜瓦瓶
电烙铁
样品室
热电势
时间
第10页，本讲稿共25页
实验步骤
短接数字电压表输入接线柱，调零数字电压表。
按实验要求连接好加热仪和热电偶测试仪。
将实验样品套在容器内的热电偶上，盖上有机玻璃盖，下降实验架，使电烙铁套在样品上给样品加热。把样品加热到200℃（）时，断开加热开关。移去加热源，使样品在样品室自然冷却。
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记录试验样品温度从102℃（）下降到98℃（）所需要时间Δt。
可按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品重复测量5次。
实验步骤
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注意事项
取换样品时,用镊子拿取,注意不要烫到手或电线
加热器下降时注意样品的位置
测量降温时间时，按键动作要迅速，减小人为计时误差
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数据记录
1
2
3
4
5
Fe
Cu
Al
样品从102℃（）下降到98℃（）所需要时间Δt:
样品
次数
时间
已知样品质量：Mcu= MFe= MAl=
100 ℃时铜的比热：ccu= cal/(g·℃)
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数据处理
对△t取平均值， △θ=4 ℃，分别计算100 ℃附近Fe、Cu、Al的降温速率
根据式（12-6），计算Fe、Al的比热容。
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思考题
比热容的定义是什么？单位是什么？
根据式（12-6），测量比热容的条件是什么？
第16页，本讲稿共25页
谢谢！
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附录
第18页，本讲稿共25页
—热电偶测温原理：
热电偶是利用温差电效应制成的测温元件，它是由两种不同的金属焊接而成的回路。当两接点a、b的温度不同时，在闭合回路中会产生电动势，该电动势称为温差电动势ε 。
热电偶测温原理图
详细介绍
第19页，本讲稿共25页
两种不同的导体或半导体A和B组合成如图所示闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同（设T＞T0），则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。这种现象早在1821年首先由西拜克（See－back）发现,所以又称西拜克效应。
热电偶原理图
T
T0
A
B
热电偶
回路中所产生的电动势，叫热电势。热电势由两部分组成，即温差电势和接触电势。
热端
自由端
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1. 接触电势
+
A
B
T
eAB(T)
-
接触电势的大小与温度高低及导体中