实验11 金属比热容的测定(99-102)3600.docx

文档介绍：实验11 金属比热容的测定(99-102)3600

实验十一 金属比热容的测定

根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属比热容是热学中常用方法之一。若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却质，其温度升高1K (或1o C )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1M 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t /Q ??与温度下降的速率成正比（由于
金属样品的直径和长度都很小，而导热性能又很好，所以可认为样品各处的温度相同），于是得到下述关系式： t
M C t Q ?θ???111= (2-1) (2-1)式中1C 为该金属样品在温度1θ时的比热容，t
?θ?1为金属样品在1θ时的温度下降速率。根据牛顿冷却定律有： m )(s a t
Q 0111θθ??-= (2-2) (2-2)式中1a 为热交换系数，1s 为该样品外表面的面积，m 为与周围介质状况有关的系数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。由式(2-1)和(2-2)，可得： m )(s a t
M C 0111111θθ?θ?-= (2-3) 同理，对质量为2M ，比热容为2C 的另一种金属样品，可有同样的表达式： m )(s a t
M C 0222222θθ?θ?-= (2-4) 由上式(2-3)和(2-4)，可得：
m m )(s a )(s a t
M C t M C 0**********
22θθθθ?θ??θ?--= 所以： m
m
)(s a t M )(s a t M C C 01
1**********θθ?θ?θθ?θ?--= 如果两样品的形状尺寸都相同，即21s s =；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21a a =。于是当周围介质温度不变(即室温0θ恒定而样品又处于相同温度1θ=θθ=2)时，上式可以简化为:
112122
)()(M t C C M t ?θ??θ?= (2-5) 如果已知标准金属样品的比热容1C 、质量1M 、待测样品的质量2M 及两样品在温度θ时的温度下降速率之比，就可以求出待测金属材料的比热容2C 。已知铜在100o C 时的比热容为：/(g C)Cu C =

一．必做部分：测量铁和铝在0100C 时的比热容
1．用电子天平称出各金属样品的质量M 。再根据Cu Fe Al M M M >>这一特点，把它们区别开来。[由于三种金属样品(铜、铁、铝)表面均镀上相同的金属薄层（表面光洁度尽可能相同），它们的长度、直径都相同，故难以直观分辨]。
2．用铜-康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电动势采用低漂移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 数查附表即可换算成温度。使热电偶热端的铜导线与数字电压表的正端相连；冷端的铜导线与数字电压表的负端相连。
3．将样品