實(shí)驗(yàn)五冷卻法測(cè)金屬比熱容

1、實(shí)驗(yàn)五冷卻法測(cè)量金屬比熱容一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解金屬的冷卻速率和它與環(huán)境之間的溫差關(guān)系以及進(jìn)行測(cè)量的實(shí)驗(yàn)條件2、研究熱學(xué)實(shí)驗(yàn)成敗的原因。二、實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)牛頓冷卻定律，用冷卻法測(cè)定金屬的比熱容是量熱學(xué)中常用方法之一。若已知標(biāo)準(zhǔn) 樣品在不同溫度的比熱容，通過(guò)作冷卻曲線可測(cè)量各種金屬在不同溫度時(shí)的比熱容。本實(shí)驗(yàn) 以銅為標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)定鐵、鋁樣品在100oC或200oC時(shí)的比熱容。通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解金屬的冷 卻速率和它與環(huán)境之間的溫差關(guān)系以及進(jìn)行測(cè)量的實(shí)驗(yàn)條件。單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高 1K(1 oC )所需的熱量叫做該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。將質(zhì)量為M1的金屬樣品加 熱后，放到較低溫度的介質(zhì)(例

2、如：室溫的空氣)中，樣品將會(huì)逐漸冷卻。其單位時(shí)間的熱量 損失()與溫度下降的速率成正比，于是得到下述關(guān)系式： TOC o 1-5 h z At11 A式中C為該金屬樣品在溫度時(shí)的比熱容，二l為金屬樣品在時(shí)的溫度下降速 1iAt1率。根據(jù)冷卻定律有： = a s ( -。) m(2)Ati i i o式中a1為熱交換系數(shù)，S為該樣品外表面的面積，m為常數(shù)為金屬樣品的溫度， 0為周?chē)橘|(zhì)的溫度。由式(1 )和(2)，可得:八AC M i = a s （ 一 ） mi i At i i i o同理，對(duì)質(zhì)量為m2，比熱容為C2的另一種金屬樣品，可有同樣的表達(dá)式:AC M a = a s ( 一 ) m

3、(4)由上式和(4)，可得：所以:八A0C M M M這一特點(diǎn)，把它們區(qū)別開(kāi)來(lái)。3、使熱電偶熱端的銅導(dǎo)線與數(shù)字表的正端相連；冷端銅導(dǎo)線與數(shù)字表的負(fù)端相連。當(dāng)數(shù) 字電壓表讀數(shù)為某一定值即200oC時(shí)，切斷電源移去電爐，樣品繼續(xù)安放在與外界基本隔絕的金屬圓筒內(nèi)自然冷卻（筒口須蓋上蓋子）。當(dāng)溫度降到接近102oC時(shí)開(kāi)始記錄，測(cè)量樣品由102oC下降到98oC所需要時(shí)間10。按鐵、銅、鋁的次序，分別測(cè)量其溫 度下降速度，每一樣品得重復(fù)測(cè)量5次。因?yàn)楦鳂悠返臏囟认陆捣秶嗤?A0 = 1020C -980C = 40C )，所以公式(5)可以簡(jiǎn)化為:五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：樣品質(zhì)量：MC =4.830g ; Mf

4、 =4.280g ; MA廣1.500g。熱電偶冷端溫度：90 =02。鐵：c2= c M(四1 M (A t)鋁：c=c m 1( a t )2i M3(At)i樣品由102 oC下降到98oC所需時(shí)間(單位為S)表2次數(shù) 樣品12345平均值A(chǔ)tb AtFe8.868.998.948.589.098.980.09Cu8.118.368.508.338.608.380.08Al8.266.226.356.296.446.310.04以銅為標(biāo)準(zhǔn)：CCc =0.0940 cal/(goC )=0.0940 x 4.830 * 8.89 = 0.ii3 Cal /(g0C) 4.280 x 8.3

5、8=0.0940 x 4.830 x京 =0.228 Cal /(g0C) i.500 x 8.38附錄：銅一康銅熱電偶分度表（參考端溫度為0笆）分度號(hào)：CK溫度0C012345678910溫度0C熱 電 動(dòng) 勢(shì)（mV）00.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.3510.3910100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.7490.78910200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.073101141.1551.19620301.1961.2371.2

6、791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.5691.61130401.6111.6531.6951.7381.7801.8221.8651.9071.9501.9922.03540502.0352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.4242.46750602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.8642.90860702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.3123.35770803.3573.4023.4473.4

7、933.5383.5843.6303.6763.7213.7673.81380903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2314.277901004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594.6074.6544.7014.7491001104.4794.7964.8444.9814.9394.9875.0355.0835.1315.1895.2271101205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5665.6155.6635.7121201305.7125.7615.8105

8、.8595.9085.9576.0076.0566.1056.1556.2041301406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6526.7021401506.7026.7536.8036.8536.9036.9547.0047.0557.1067.1567.2071501607.2077.2587.3097.3607.4117.4627.5137.5647.6157.6667.7181601707.7187.7697.8217.8727.9247.9758.0278.0798.1318.1838.2351701808.2358.2878.3398.3917.4438.4958.5488.6008.6528.7058.