冷卻法測(cè)金屬比熱容-Wang.pptVIP

冷卻法測(cè)量金屬的比熱容,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(1),深圳大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)使用冷卻法測(cè)量金屬比熱容。 加深對(duì)比熱容、冷卻定律的理解。 掌握熱電偶測(cè)量溫度的原理與方法。,實(shí)驗(yàn)原理,單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高1K（1）所需的熱量叫做該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。,國(guó)際單位：J/(kgK) 常用單位：cal/(kg)、 J/(kg) 、cal/(g),根據(jù)冷卻定律，樣品因?qū)α鞫鴵p失的熱量為：,熱交換系數(shù),樣品外表面積,樣品溫度,環(huán)境溫度,常數(shù) 強(qiáng)迫對(duì)流為1，自然對(duì)流為1.25,牛頓冷卻定律-降溫方程:,這是一個(gè) 關(guān)于時(shí)間 的一階常微分方程。,對(duì)另外一金屬有：,兩式相比，整理有：,如果兩樣品形狀尺寸相同，,兩樣品表面狀況相同，周圍環(huán)境相同，,那么，當(dāng)周圍介質(zhì)溫度不變（即室溫 恒定而樣品又處于相同溫度 時(shí)），上式可以簡(jiǎn)化為：,如果已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的比熱容c1、質(zhì)量M1；待測(cè)樣品的質(zhì)量M2及兩樣品在溫度時(shí)冷卻速率之比，就可以求出待測(cè)的金屬材料的比熱容c2。,測(cè)量樣品（Fe和Al）在100時(shí)的比熱容。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,Fe,Cu,Al,實(shí)驗(yàn)儀器,實(shí)驗(yàn)步驟,短接數(shù)字電壓表輸入接線柱，調(diào)零數(shù)字電壓表。 按實(shí)驗(yàn)要求連接好加熱儀和熱電偶測(cè)試儀。 將實(shí)驗(yàn)樣品套在容器內(nèi)的熱電偶上，蓋上有機(jī)玻璃蓋，下降實(shí)驗(yàn)架，使電烙鐵套在樣品上給樣品加熱。把樣品加熱到200（數(shù)字電壓表讀數(shù)8.20mV）時(shí)，斷開加熱開關(guān)。移去加熱源，使樣品在樣品室自然冷卻。,記錄試驗(yàn)樣品溫度從102（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.37mV）下降到98（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.18mV）所需要時(shí)間t。 可按鐵、銅、鋁的次序，分別測(cè)量其溫度下降速度，每一樣品重復(fù)測(cè)量5次。,實(shí)驗(yàn)步驟,注意事項(xiàng),取換樣品時(shí),用鑷子拿取,注意不要燙到手或電線 加熱器下降時(shí)注意樣品的位置 測(cè)量降溫時(shí)間時(shí)，按鍵動(dòng)作要迅速，減小人為計(jì)時(shí)誤差,數(shù)據(jù)記錄,樣品從102（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.37mV）下降到98（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.18mV）所需要時(shí)間t:,已知樣品質(zhì)量：Mcu=4.830g MFe=4.028g MAl=1.500g 100 時(shí)銅的比熱：ccu=0.094 cal/(g),數(shù)據(jù)處理,對(duì)t取平均值， =4 ，分別計(jì)算100 附近Fe、Cu、Al的降溫速率 根據(jù)式（12-6），計(jì)算Fe、Al的比熱容。,思考題,比熱容的定義是什么？單位是什么？ 根據(jù)式（12-6），測(cè)量比熱容的條件是什么？,謝謝！,附錄,熱電偶測(cè)溫原理：,熱電偶是利用溫差電效應(yīng)制成的測(cè)溫元件，它是由兩種不同的金屬焊接而成的回路。當(dāng)兩接點(diǎn)a、b的溫度不同時(shí)，在閉合回路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì) 。,熱電偶測(cè)溫原理圖,詳細(xì)介紹,兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)TT0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說(shuō)回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（Seeback）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。,熱電偶,回路中所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，即溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。,熱端,自由端,1. 接觸電勢(shì),接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。,2. 溫差電勢(shì),熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。 導(dǎo)體材料確定后，熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差。,為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定（一般保持0 ）。,把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里