实验题目冷却法测金属的比热容

实验题目冷却法测金属的比热容（416房间）【目的要求】1、掌握用冷却法测金属的比热容；2、了解关于铜-康铜热电偶的定标知识。【实验原理】单位质量的物质，其温度升高1K(1Co)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(例如：室温的空气)中，样品将会逐渐冷却。其单位时间的热量损失(tQ)与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：tMCtQ111(1)(1)式中C1为该金属样品在温度1时的比热容，t1为金属样品在1时的温度下降速率。根据冷却定律有：msatQ)(0111(2)(2)式中a1为热交换系数，S1为该样品外表面的面积，m为常数，1为金属样品的温度，0为周围介质的温度。由式(1)和(2)，可得：msatMC)(0111111(3)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：msatMC)(0222222(4)由上式(3)和(4)，可得：mmsasatMCtMC)()(01110222111222所以：mmsatMsatMCC)()(01112202221112如果两样品的形状尺寸都相同，即S1=S2；两样品的表面状况也相同(如涂层、色泽等)，而周围介质(空气)的性质当然也不变，则有a1=a2。于是当周围介质温度不变(即室温0恒定而样品又处于相同温度1=2)时，上式可以简化为:221112)()(tMtMCC(5)如果已知标准金属样品的比热容C1质量M1；待测样品的质量M2及两样品在温度时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C2。已知铜在100Co时的比热容为：CCu=393J/（kg.0C）=0.0940cal/(gCo【仪器用具】其中A)热源,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；B)实验样品，是直径5mm，长30mm的小圆柱，其底部钻一深孔便于安放热电偶，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，显示用三位半面板表；G)冰水混合物。【实验内容及要求】1、用铜-康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电势采用温漂极小的放大器和三位半数字电压表，经信号放大后输入数字电压表显示的满量程为20mV，读出的mV数查表即可换算成温度。2、选取长度、直径、表面光洁度尽可能相同的三种金属样品(铜、铁、铝)用物理天平或电子天平秤出它们的质量M0。再根据MCuMFeMAl这一特点，把它们区别开来。3、使热电偶热端的铜导线与数字表的正端相连；冷端铜导线与数字表的负端相连。当数字电压表读数为某一定值即150Co时，切断电源移去电炉，样品继续安放在与外界基本隔绝的金属圆筒内自然冷却(筒口须盖上盖子)。当温度降到接近102Co时开始记录，测量样品由102Co下降到98Co所需要时间0t。按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品得重复测量5次。因为各样品的温度下降范围相同(CC000498C102)所以公式(5)可以简化为：122112)()(tMtMCC4.自己设计表格记录实验数据。【思考题】1、为什么实验应在防风金属筒中进行？2、热电偶一端的冰水混合物如果都变成水可以吗？