(綜合)冷卻法測(cè)金屬比熱容(大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)講課比賽課件)

冷卻法測(cè)量金屬的比熱容

實(shí)驗(yàn)背景比熱容

單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高1K(1℃)所需的熱量稱為該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。比熱容的單位：cal/g·℃，J/kg·K，J/kg·℃怎樣確定比熱容的大??？理論計(jì)算熱交換很復(fù)雜難以準(zhǔn)確計(jì)算實(shí)驗(yàn)測(cè)量混合法冷卻法電熱法

實(shí)驗(yàn)背景和意義一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)用熱電偶測(cè)量溫度，學(xué)會(huì)用冷卻法測(cè)量金屬的比熱容；2、以銅為標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)量鐵(或鋁)樣品在100℃的比熱容；3、了解金屬的冷卻速率與環(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。二、實(shí)驗(yàn)儀器冷卻法金屬比熱容測(cè)量?jī)x、金屬小圓柱、保溫杯、鑷子等

實(shí)驗(yàn)原理單位時(shí)間的熱量損失金屬樣品在溫度θ1時(shí)的比熱容質(zhì)量金屬樣品在θ1的溫度下降速率一、熱傳遞公式

實(shí)驗(yàn)原理二、牛頓冷卻定律溫度高于周圍環(huán)境的物體向周圍媒質(zhì)傳遞熱量逐漸冷卻時(shí)所遵循的規(guī)律。一個(gè)物體損失熱量的速率與物體和其周圍環(huán)境間的溫度差是成比例的。當(dāng)物體表面與周圍存在溫度差時(shí)，單位時(shí)間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比，比例系數(shù)稱為熱交換系數(shù)。

牛頓冷卻定律是牛頓在1701年用實(shí)驗(yàn)確定的，在強(qiáng)制對(duì)流時(shí)與實(shí)際符合較好，在自然對(duì)流時(shí)只在溫度差不太大時(shí)才成立。是傳熱學(xué)的基本定律之一，用于計(jì)算對(duì)流熱量的多少。

實(shí)驗(yàn)原理熱交換系數(shù)樣品外表面的面積常數(shù)周圍介質(zhì)的溫度金屬樣品的溫度

實(shí)驗(yàn)原理三、冷卻法測(cè)金屬比熱容公式推導(dǎo)熱傳遞公式牛頓冷卻定律

實(shí)驗(yàn)原理樣品1樣品2三、冷卻法測(cè)金屬比熱容公式推導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)原理兩樣品形狀尺寸相同兩樣品表面狀況相同，周圍環(huán)境相同兩樣品又處于相同溫度，三、冷卻法測(cè)金屬比熱容公式推導(dǎo)冷卻初末溫相同

實(shí)驗(yàn)原理

兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí)，回路中就會(huì)有電流通過(guò)，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)——熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)（Seebeckeffect）。四、熱電偶測(cè)溫的基本原理1、塞貝克效應(yīng)（熱電效應(yīng)）溫度較低的一端為自由端溫度較高的一端為工作端自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下

實(shí)驗(yàn)原理四、熱電偶測(cè)溫的基本原理2、熱電偶

實(shí)驗(yàn)原理溫度（℃）熱電勢(shì)（mV）0123456789-10-0.383-0.421-0.458-0.496-0.534-0.571-0.608-0.646-0.683-0.720-00.000-0.039-0.077-0.116-0.154-0.193-0.231-0.269-0.307-0.34500.0000.0390.0780.1170.1560.1950.2340.2730.3120.351100.3910.4300.4700.5100.5490.5890.6290.6690.7090.749200.7890.8300.8700.9110.9510.9921.0321.0731.1141.155301.1961.2371.2791.3201.3611.4031.4441.4861.5281.569401.6111.6531.6951.7381.7801.8821.8651.9071.9501.992502.0352.0782.1212.1642.2072.2502.2942.3372.3802.424602.4672.5112.5552.5992.6432.6872.7312.7752.8192.864702.9082.9532.9973.0423.0873.1313.1763.2213.2663.312803.3573.4023.4473.4933.5383.5843.6303.6763.7213.767903.8133.8593.9063.9523.9984.0444.0914.1374.1844.2311004.2774.3244.3714.4184.4654.5124.5594.6074.6544.7011104.7494.7964.8444.8914.9394.9875.0355.0835.1315.1791205.2275.2755.3245.3725.4205.4695.5175.5665.6155.6631305.7125.7615.8105.8595.9085.9576.0076.0566.1056.1551406.2046.2546.3036.3536.4036.4526.5026.5526.6026.6521506.7026.7536.8036.8536.9036.9547.0047.0557.1067.1561607.2077.2587.3097.3607.4117.4627.5137.5647.6157.6661707.7187.7697.8217.8727.9247.9758.0278.0798.1318.1831808.2358.2878.3398.3918.4438.4958.5488.6008.6528.7051908.7578.8108.8638.9158.9689.0249.0749.1279.1809.2332009.286附錄銅—康銅熱電偶分度表

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量冷卻時(shí)間樣品質(zhì)量熱電偶冷端溫度：0

℃樣品由4.36mV下降到4.20mV所需時(shí)間（單位為s）

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理一、以銅為標(biāo)準(zhǔn)樣品，計(jì)算鐵和鋁的比熱容以銅為標(biāo)準(zhǔn)：C1=CCu

=0.0940cal/（g·K）C1=CCu

=393J/（kg·K）二、計(jì)算直接測(cè)量量冷卻時(shí)間的不確定度三、計(jì)算間接測(cè)量量比熱容的不確定度測(cè)量冷卻時(shí)間的測(cè)試儀的儀器誤差限

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、儀器的加熱指示燈亮，表示正在加熱；如果連接線未連好或加熱溫度過(guò)高（超過(guò)20