冷却法测量金属比热容.docx

冷却法测量金属比热容
冷却法测量金属比热容

——康铜热电偶测量物体的温度，学会用冷却法测量金属的比热容
℃的比热容，用冷却法测量铁和铝在100℃的比热容。
冷却法测量金属比热容
冷却法测量金属比热容

——康铜热电偶测量物体的温度，学会用冷却法测量金属的比热容
℃的比热容，用冷却法测量铁和铝在100℃的比热容。
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。本实验以铜为标准样品，测定铁及铝样品在100℃时的比热容。
单位质量的物质，其温度升高或降低1K （1℃）所需的热量，叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。当物质温度降低Δθ时，物质放出的热量可以做如下表示：
Q CM θ?=?
其中C 为物质的比热容，M 为物质的质量。
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（1
Q t
??）与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：
1111Q C M t t
θ
??=?? （1） 式中c 1为该金属样品在温度时的比热容，1t
θ
??为金属样品在的温度下降速率，
根据冷却定律有：
()11110m
Q a s t
θθ?=-? （2） 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，θ1为金属样品的温度，θ0为周围介质的温度。由式（1）和（2），可得
()111
1110m
C M a s t
θθθ?=-? （3） 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：
()222
2220m
C M a s t
θθθ?=-? （4） 由（3）和（4）式，可得：
()()1
11
**********
m
m
C M a s t a s C M t
θθθθθθ?-?=-? （5） 所以 ()()11222021221110m m M a s t C C M a s t
θθθθθθ?-?=?-? （6） 如果两样品的形状尺寸都相同，即12s s =；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12a a =。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12θθθ==）时，上式可以简化为：
1121
22
(
)()M t C C M t
θθ??=?? （7） 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θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C