实验碰撞实验.doc

实验八冷却法测量金属的比热容- 73- 实验八冷却法测量金属的比热容用冷却法测定金属或液体的比热容是量热学中常用的方法之一。若已知标准样品在不同温度的比热容,通过作冷却曲线可测得各种金属在不同温度时的比热容。热电偶数字显示测温技术是当前生产实际中常用的测试方法,它比一般的温度计测温方法有着测量范围广,计值精度高,可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点。本实验以铜样品为标准样品,而测定铁、铝样品在 100 ℃或 200 ℃时的比热容。通过实验了解金属的冷却速率和它与环境之间温差的关系,以及进行测量的实验条件。【实验目的】 1 .掌握用冷却法测定金属的比热容,测量铁、铝金属样品在 100 ℃或 200 ℃温度时的比热容。 2 .了解金属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】 DH4603 型冷却法金属比热容测量仪、待测量金属材料样品(铜、铁、铝)等【实验原理】单位质量的物质,其温度升高 1K (或 1℃)所需的热量称为该物质的比热容, 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(/ Q t  ) 与温度下降的速率成正比,于是得到下述关系式: 1 1 1 Q c M t t  ( 8-1 ) 式中 1c 为该金属样品在温度 1时的比热容, 1t 为金属样品在 1的温度下降速率, 根据冷却定律有: 1 1 1 0 ( ) mQSt   ( 8-2 ) 式中 1为热交换系数, 1S 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( 8-1 )和( 8-2 ) ,可得 1 1 1 1 1 1 0 ( ) m c M S t   ( 8-3 ) 实验八冷却法测量金属的比热容- 74- 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: 1 2 2 2 2 1 0 ( ) m c M S t   ( 8-4 ) 由式( 8-3 )和( 8-4 ) ,可得: 2 2 2 2 2 2 0 1 1 1 1 0 1 1 ( ) ( ) mm c M StS c M t   所以 11 2 2 2 0 2 1 2 1 1 1 0 2 ( ) ( ) mmMSt c c SMt   假设两样品的形状尺寸都相同( 例如细小的圆柱体),即 1 2 S 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 1 2  。于是当周围介质温度不变(即室温 0恒定) ,两样品又处于相同温度 1 2   时, 上式可以简化为: 1 1 2 1 2 2 ( ) (