物理教案二：運(yùn)用定量方法測(cè)定固體的比熱容

第頁共頁物理教案二：運(yùn)用定量方法測(cè)定固體的比熱容。在實(shí)驗(yàn)中，我們需要借助工具來量測(cè)各種固體的熱量變化，求出它們的比熱容。下面，我們將用圖像、數(shù)據(jù)和科學(xué)思維逐步展示數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)的整理、公式的計(jì)算和對(duì)數(shù)值的解讀。一、數(shù)據(jù)來源為了幫助讀者更好理解，我們這里選取了一些最基本的數(shù)據(jù)表格，并以熱量計(jì)為主要實(shí)驗(yàn)工具。比熱容的量熱計(jì)算表格物質(zhì)名稱|物質(zhì)質(zhì)量|升溫前溫度C°|升溫后溫度C°|升溫時(shí)流過量熱器的熱量J|固體A|0.3g|35C°|55C°|537.5J|固體B|0.4g|25C°|45C°|695.8J|固體C|0.5g|20C°|40C°|870.2J|固體D|0.6g|10C°|30C°|1043.5J|量熱計(jì)的數(shù)據(jù)表格物質(zhì)名稱|初始溫度C°|升溫后溫度C°|流量|熱量單位|總質(zhì)量單位|熱量值J|固體A|12.3|128.5|6.2|CGS|164.5|323.7|固體B|30.6|173.8|7.1|CGS|223.6|1609.3|固體C|8.2|61.8|5.6|CGS|333.1|732.4|固體D|4.5|66.6|3.2|CGS|464.3|665.2|比熱容的量熱計(jì)算表格物質(zhì)名稱|比熱容J/kg.k|物理狀態(tài)|熔點(diǎn)C°|沸點(diǎn)C°|密度kg/m3|固體A|490|固體|1537|/|7800|固體B|450|固體|640|/|8900|固體C|700|液體|/|100|1350|固體D|840|固體|1837|/|8710|二、數(shù)據(jù)整理通過上述數(shù)據(jù)表格，我們可以將物質(zhì)名稱、溫度變化、熱量單位、流量、密度等信息收集整理。同時(shí)，我們也可以利用數(shù)據(jù)表格中的比熱容數(shù)據(jù)，來計(jì)算需要求出的固體比熱容值。比熱容的計(jì)算公式為：c=Q/mΔT其中，c表示比熱容，Q表示固體吸收或放出的熱量，m表示固體質(zhì)量，ΔT表示固體溫度變化的差值。三、公式計(jì)算利用以上公式，我們依次對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。取固體A為例：c=Q/mΔT=537.5J/(0.3g*20K)≈896J/kg·K再取固體B、固體C、固體D的計(jì)算結(jié)果分別為：固體名稱|比熱容J/kg.K|固體A|896|固體B|1448|固體C|1607|固體D|1447|通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，固體A的比熱容值最低，固體C的比熱容值最高。根據(jù)物理性質(zhì)常識(shí)，固體的比熱容值越高，其吸收或放出的熱量就越大，故對(duì)應(yīng)的物質(zhì)在溫度變化的情況下，比較難發(fā)生溫度波動(dòng)。而比熱容值較低的物質(zhì)，則更容易發(fā)生溫度波動(dòng)。四、數(shù)值解讀比熱容是固體物質(zhì)的一種物理特性。比熱容越大的物質(zhì)，在燒烤食品、散熱材料等領(lǐng)域中，具有加熱慢、降溫慢的作用。對(duì)于高粘度脂質(zhì)、化學(xué)藥物等物質(zhì)，其比熱容表現(xiàn)出穩(wěn)定性更高、變溫慢的特性。自19世紀(jì)50年代量熱法算定開始，機(jī)械量熱計(jì)亦開始出現(xiàn)在物理理科的測(cè)試與應(yīng)用手段中，再到以電化學(xué)熱電偶測(cè)溫法上的進(jìn)一步提升，現(xiàn)今科技發(fā)展已經(jīng)讓量熱計(jì)技術(shù)變得高度精密，不但能精確計(jì)算物質(zhì)發(fā)生溫度變化時(shí)所需要的熱量絕對(duì)值，還能求出物質(zhì)粘度、熱傳遞等實(shí)際問題?？偨Y(jié)：在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展中，運(yùn)用定量方法測(cè)定固體比熱容已經(jīng)逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)方法，固體樣品的大批