冷却法测金属的比热容.docx

冷却法测量金属的比热容
【实验目的】
测量固体的比热容。
了解固体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。
【实验仪器】
本实验装置是金属比热容测量仪；实验样品是直径5mm、长30mm的小圆柱， 其底部深孔中安放铜冷却法测量金属的比热容
【实验目的】
测量固体的比热容。
了解固体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。
【实验仪器】
本实验装置是金属比热容测量仪；实验样品是直径5mm、长30mm的小圆柱， 其底部深孔中安放铜一康同热电偶。
【实验原理】
单位质量的物质，其温度升高1K (或1°C)所需的热量叫该物质的比热容， 其值随温度而变化，将质量为M1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(丝)应与温
At
度下降速率成正比，由此到下述关系式：
AQ = CM U] ①
At 1 11 At J
1
… ，…一一 ，_ E \ _ …
式中C为该金属样品在温度0时的比热容， 竺 为金属样品在温度。时的
1 1 I At J 1
1
温度下降速率，根据冷却定律有：
丝=aS (0-0 )m ②
At 111 0
式中，a为热交换系数，S为该样品外表面的面积，m为常数，0为为金
11 1
属样品的温度，00为周围介质的温度。由式①和②，可得：
CM 1 多=叩］(。］-00)m
同理，对质量为M2，比热容为C的另一种金属样品，有:
AO
2
C2M2 半=气S2（O2 -O0）m 由式③和式④，可得：
a s (O -O )m
a s (O —O )m
CM A
AO
C1 M 1 r
AO .八
M —^a s (O —O )m M ^2 a s (O —O )m
如果两样品的形状尺寸都相同，即S1= S2 ；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a1= a2。于是当周
围介质温度不变（即室温O 0恒定，而样品又处于相同温度o 1=O 2=O）时，上式
可以简化为:
C
C 2 = C1—AO~
M2( &)2
如果已知标准金属样品的比热容C1，质量M 1，待测样品的质量M2及两样品
［当
k At人
2，
在温度O时冷却速率之比
可、 kAt匕和
就可求得待测金属的比热容C。
2
已知铜在100°C时的比热容为：CC = 393J （kg °C）-1.
【实验内容】 • •
测量铁和铝在100C时的比热容。
步骤：
（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）
用物理天平或电子天平秤出它们的质量M0。再根据MCu〉Me〉Mai这一
特点，把它们区别开来。
(2)使热电偶的铜导线与数字表的正端相连，冷端铜导线与数字表的负端相 连。当数字电压表读数为某一定值即200°C(〜)时，切断加热电源 移去加热源，样品继续放在有机玻璃圆筒内自然冷却。当温度降到接近102C 时开始记录，测量样品从102C降到98C所需要的时间。每种样品重复测量5 次。
【实验数据】
样品质量：MC = g ; M尸= g ; M= 3