冷却法测金属的比热容(实验报告).docVIP

冷却法测比热容实验目的 测量固体的比热容。 了解固体的冷却速率与环境之间的温差关系，以及进行测量的实验条件。实验仪器 本实验装置是金属比热容测量仪；实验样品是直径5mm、长30mm的小圆柱，其底部深孔中安放铜康同热电偶。 实验原理 单位质量的物质，其温度升高1K（或1℃）所需的热量叫该物质的比热容，其值随温度而变化， 将质量为的金属样品加热后，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（）应与温度下降速率成正比，由此到下述关系式： ① 式中为该金属样品在温度时的比热容，为金属样品在温度时的温度下降速率，根据冷却定律有： ② 式中，为热交换系数，为该样品外表面的面积，为常数，为为金属样品的温度，为周围介质的温度。由式①和②，可得： ③ 同理，对质量为，比热容为的另一种金属样品，有： ④ 由式③和式④，可得： 如果两样品的形状尺寸都相同，即；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。于是当周围介质温度不变(即室温恒定，而样品又处于相同温度=)时，上式可以简化为: 如果已知标准金属样品的比热容，质量，待测样品的质量及两样品在温度时冷却速率之比和，就可求得待测金属的比热容。 已知铜在100℃时的比热容为： 【实验内容】 1.测量铁和铝在100 （1）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。再根据＞＞这一特点，把它们区别开来。 （2）使热电偶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200（8.5~9.5mV）时，切断加热电源移去加热源，样品继续放在有机玻璃圆筒内自然冷却。当温度降到接近102时开始记录，测量样品从102降到98所需要的时间。每种样品重复测量5次。12.606; 10.902; 3.990 。 热电偶冷端温度：=0 。 样品由102下降到98所需时间(单位为) 次数 样品 1 2 3 4 5 平均值 Fe 17.04 17.16 17.85 17.41 17.52 17.396 Cu 16.41 16.44 15.99 16.37 16.44 16.33 Al 9.94 9.91 10.41 10.25 10.00 10.102 以铜为标准： 铁： 铝： 【误差分析】 查资料得Fe在100oC下的比热容为 实验误差系数 Al在100oC下的比热容为 实验误差系数 对误差产生的原因估计有： 1.计时造成的误差：通过肉眼判断计时开始与结束的时间，不够精确，存在误差 2.室温变化造成的误差：实验中要求室温不变，但随着金属不断放热，室温很可能会升高，则室温从升高到，查阅资料，比热容的计算式应修改成，其中为常数，且，使测量值比实际值偏大，但实际情况却为偏小，说明室温变化较小，其他误差占主导因素。 3. 热电偶冷端温度的变化：由于未及时向冷端加入冰块，使得冷端温度有少许升高，从而导致测量所得时间偏大 4. 金属比热容测量仪