(综合)冷却法测金属比热容(大学物理实验讲课比赛课件)

冷却法测量金属的比热容

实验背景比热容

单位质量的物质，其温度升高1K(1℃)所需的热量称为该物质的比热容，其值随温度而变化。比热容的单位：cal/g·℃，J/kg·K，J/kg·℃怎样确定比热容的大小？理论计算热交换很复杂难以准确计算实验测量混合法冷却法电热法

实验背景和意义一、实验目的1、学会用热电偶测量温度，学会用冷却法测量金属的比热容；2、以铜为标准样品，测量铁(或铝)样品在100℃的比热容；3、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。二、实验仪器冷却法金属比热容测量仪、金属小圆柱、保温杯、镊子等

实验原理单位时间的热量损失金属样品在温度θ1时的比热容质量金属样品在θ1的温度下降速率一、热传递公式

实验原理二、牛顿冷却定律温度高于周围环境的物体向周围媒质传递热量逐渐冷却时所遵循的规律。一个物体损失热量的速率与物体和其周围环境间的温度差是成比例的。当物体表面与周围存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比，比例系数称为热交换系数。

牛顿冷却定律是牛顿在1701年用实验确定的，在强制对流时与实际符合较好，在自然对流时只在温度差不太大时才成立。是传热学的基本定律之一，用于计算对流热量的多少。

实验原理热交换系数样品外表面的面积常数周围介质的温度金属样品的温度

实验原理三、冷却法测金属比热容公式推导热传递公式牛顿冷却定律

实验原理样品1样品2三、冷却法测金属比热容公式推导

实验原理两样品形状尺寸相同两样品表面状况相同，周围环境相同两样品又处于相同温度，三、冷却法测金属比热容公式推导冷却初末温相同

实验原理

两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应（Seebeckeffect）。四、热电偶测温的基本原理1、塞贝克效应（热电效应）温度较低的一端为自由端温度较高的一端为工作端自由端通常处于某个恒定的温度下

实验原理四、热电偶测温的基本原理2、热电偶

实验原理温度（℃）热电势（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附录铜—康铜热电偶分度表

实验内容测量冷却时间样品质量热电偶冷端温度：0

℃样品由4.36mV下降到4.20mV所需时间（单位为s）

实验数据及处理一、以铜为标准样品，计算铁和铝的比热容以铜为标准：C1=CCu

=0.0940cal/（g·K）C1=CCu

=393J/（kg·K）二、计算直接测量量冷却时间的不确定度三、计算间接测量量比热容的不确定度测量冷却时间的测试仪的仪器误差限

实验注意事项1、仪器的加热指示灯亮，表示正在加热；如果连接线未连好或加热温度过高（超过20