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金属比热容的测定
实验报告
篇一:实验11金属比热容的测定
3600
实验二金属比热容的测定-99-
实验十一金属比热容的测定
根据牛顿冷却定律,用冷却法测定
金属比热容是热学中常用方法之一。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、铝样品在100oC时的比热容。
实验目的
1.通过本实验了解金属冷却速率和
它与环境之间的温差关系以及进行测量
的实验条件,进一步巩固牛顿冷却定律;
2.用冷却法测定金属比热容。实
验仪器
金属比热容测量仪、升降台、热源
(电烙铁)、铜-康铜热电偶、金属样品
1
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(铁、铝、铜)、防风筒(加盖)、电源
线、真空保温杯、调零线、秒表、支架。
实验装置如图2-1所示,对测量试
样温度采用常用的铜-康铜做成的热电
偶,当冷端为冰点时,测量热电偶热电
动势差的二次仪表由高灵敏、高精度、
低漂移的放大器加上三位半数字电压表
(放大电路的满量程为20mV)组成,由
数字电压表显示的mV数即对应待测温
度值。加热装置可自由升降和左右移动。
被测样品安放在大容量的防风圆筒内即
样品室,其作用保持高于室温的样品自
然冷却,这样结果重复性好,可以减少
测量误差,提高实验准确度。本实验可
测量金属在各种温度时的比热容(室温
到2000C)。其中:
a.热源,加热采用75瓦电烙铁改制
而成,
利用底盘支撑固定并可上下移动
(其电源由金图2-1属比热容测量仪上
的“热源”开关控制);
b.实验样品,是直径5mm,长30mm
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的小圆柱,其底部深孔中安放热电偶(其
热电动势约/0C),而热电偶的冷端则安
放在冰水混合物内;
c.铜-康铜热电偶;d.热电偶支架;
e.防风容器;
f.三位半数字电压表[其输出电压
(温度)由金属比热容测量仪中的数字
电压表读出],显示用三位半面板表;
g.冰水混合物。实验原理
单位质量的物质,其温度升高1K所
需的热量叫做该物质的比热容,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中,样品
将会逐渐冷却。其单位时间的热量损
失?Q/?t与温度下降的速率成正比(由于
金属样品的直径和长度都很小,而导热
性能又很好,所以可认为样品各处的温
度相同)
,
-100-基础物理实验(二)
于是得到下述关系式:
?Q?C1M1??1
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?t?t式中C1为该金属样品在温度?1
时的比热容,
??1
为金属样品在?1时的温度下降速?t
率。根据牛顿冷却定律有:
?Q
?a1s1m?t
式中a1为热交换系数,s1为该样品
外表面的面积,m为与周围介质状况有
关的系数,?1为金属样品的温度,?0为
周围介质的温度。由式和,可得:
C1M1
??1
?a1s1m?t
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:
C2M2
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