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冷却法测量金属的比热容
【实验目的】
掌握冷却法测定金属比热容的方法；
了解金属的冷却速率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】
牛顿冷却定律：温度高于周围环境的物体向周围媒质传递热量逐渐冷却时所遵循的规 律冷却法测量金属的比热容
【实验目的】
掌握冷却法测定金属比热容的方法；
了解金属的冷却速率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】
牛顿冷却定律：温度高于周围环境的物体向周围媒质传递热量逐渐冷却时所遵循的规 律。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，比 例系数称为热传递系数。牛顿冷却定律是牛顿在1700年用实验确定的，在强迫对流时与实 际符合较好，在自然对流时只在温度差不太大时才成立。
将质量为M1的金属样品加热后，放到较低温度的介质中，样品将逐渐冷却。其单位时 间的热量损失（△Q/^t）与温度下降的速率成正比：
△Q 睥M
互利吃打 ⑴
根据牛顿冷却定律有：
丝=以 S （9 -9 ）m （2）
At iii 0
,,A9
c M ——i = a S （9-9 ）m （3）
i i At i i i 0
这里，a为传热系数，S为金属外表面积，9与9分别为金属与其环境的温度。 i i i 0
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：
A9
c M —i = a S （9 —9 ）m （4）
2 2 At 2 2 i 0
由式（3）和（4），可得:
c2 M 2客
cM i ~Ati
a S (9 —9 )m
□——□ □ Q
2 2 2 0
a S (9 —9 )m
ii i 0
M A9 M ——i
A t
m A9
M ——2
At
所以
a S (9 —9 )m
a：S 2(9： —9>
假设两样品的形状尺寸都相同，即Si =
S2 ；两样品的表面状况也相同，而周围介质（空 气）的性质当然也不变，则有ai =a2。于是当周围介质温度不变（即室温90恒定），两样 品又处于相同温度9i =92 =9时，上式可以简化为：
一严兽） —c
1 M
2
（半）
kt 2
（5）
【实验仪器】
金属比热容测量仪，样品（铜、铁、铝）
【实验步骤】
开机前先连接好加热仪和测试仪，共有加热四芯线和热电偶线两组线。
1、选取长度、直径、表面光洁度尽可能相同的三种金属样品（铜、铁、铝，实验室提 供）用物理天平秤出它们的质量MCu，MFe, M^。再根据M/ MFe> M .I这一特点，把 它们区别开来。
2、使热电偶热端铜导线与数字表的正极相连；冷端铜导线与数字表的负极相连。当样 品加热到200°C（）时，切断电源移去加热源，样品继续安放 在与外界基本隔绝的有机玻璃圆筒内自然冷却（筒口须盖上盖子），记录样品的冷却速率
A9、
（E）0-100C。具体做法是记录数字电压表上示值约从气— =
的时间kt （因为数字电压表上的值显示数字是跳跃性的，所以气、气只能取附近的值），
，…kE、 …-一,、，…一
从而计算（丁） 。按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每