常见物质比热容
常用液体、固体比重-比热表
几种常见物质的比热容
比热容
比热容 开放分类：物理、概念、定义、热学、特性 1 specific heat capacity 即比热，是单位质量物质的热容量。单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容，简称：比热，用字母“c”表示 2 什么叫比热容 比热容的定义为：单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。 物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容CD和定容比热Cp 两种，定压比热容Cp是单位质量的物质在比容不变的条件下，单位温度变化时所吸收或放出的能量；定容比热容Cv是单位质量的物质在比容不变的条件下，单位温度变化时吸收或放出的内能。 在中学范围内，简单定义为： 单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容。 比热容(specific heat capacity)简称比热(specific heat)，通常用符号c表示。 在英文中，比热容被称为：Sepcific Heat Capacity. 公式为：Energy=Mass×Specific Heat Capacity×Tempreture change 可简写为：Energy=Mass×SHC×Temp Ch 比热容的单位应为J/（kg·K） 3 单位 比热是一个复合单位，是由质量、温度、热量的单位组合而成的。在国际单位制中，比热的单位是焦耳/（千克·摄氏度）读作焦每千克摄氏度。 （常用的单位还有卡/（克·℃）、千卡/（千克·℃）等）在国际单位制中，能量、功、热量的单位统一用焦耳，因此比热容的单位应为J/（kg·K）。 4 比热表 (1)比热值的数值后面都用10的3次方来表示 (2)水的比热较大，金属的比热更小一些 (3)c铝>c铁>c钢>c铅(c铝 在冷却法测金属比热容实验中，有公式?Q/?t =c1m 1?T1/?t，其中?Q/?t与?T1/?t 的含义是指： 答案1：热量损失；温度下降速率 答案2：热量损失；在温度T1时的温度下降速率 答案3：单位时间内的热量损失；温度下降速率 答案4：单位时间内的热量损失；在温度T1时的温度下降速率 正确答案为：4 如测量次数≥5次，总的不确定度为_____，如测量次数<5次，总的不确定度为_____，其中S x、Δx为_____不确定度。 答案1： 答案2： 答案3： 答案4： 正确答案为:4 在冷却法测金属比热容实验中，温度指示选择转换旋钮的“设定温度”档可用来设定 __________所需加热的温度，而当旋钮旋至“加热盘温度”档时，可用来_____________。答案1：加热盘；设定金属盘加热温度 答案2：加热盘；显示加热盘温度变化 答案3：金属盘；设定金属盘加热温度 答案4：金属盘；显示加热盘温度变化 正确答案为:2 在冷却法测金属比热容实验中，为了计算标准铜盘（或待测铝盘）在50℃的斜率，应采用下面哪一种方法： 答案1：在冷却曲线上任意选择两个点求斜率 答案2：在冷却曲线上在50℃附近选择两个点求斜率 答案3：在冷却曲线上在45℃—55℃之间选择两个点求斜率 答案4：在冷却曲线上在50℃处作曲线的切线，在切线上选择两个点求斜率 正确答案为:4 答案1：α1=α2；T10=T20 答案2：m1=m2；T10=T20 答案3：T10=T20；n1=n2 答案4：α1=α2；n1=n2 正确答案为:4 在冷却法测金属比热容实验中，有公式?Q/?t =c1m 1?T1/?t，其中?Q/?t与?T1/?t的含义是指： 答案1：热量损失；温度下降速率 答案2：热量损失；在温度T1时的温度下降速率 答案3：单位时间内的热量损失；温度下降速率 答案4：单位时间内的热量损失；在温度T1时的温度下降速率 正确答案为:4 在冷却法测金属比热容实验中，该实验仪器______用来测量室温，此时须把温度指示选择转换旋钮拔向__________________。 答案1：可以；“散热盘温度”档 答案2：可以；空档 答案3：不可以；空档 答案4：可以；“加热盘温度”档 正确答案为:1 在冷却法测金属比热容实验中，下列哪一项不属于本实验对金属样品的要求？ 答案1：金属样品的直径应较大 答案2：金属样品的厚度应较小 答案3：金属样品的导热性能应较好 答案4：金属样品的表面状况应大致相同 常用液体、固体比重-比热表 名称相态比重15.6至21℃比热15.6时kJ/Kg℃树脂液 1.3 乙酸100% 液 1.05 2.01 乙酸10% 液 1.01 4.02 丙酮100% 液0.78 2.15 醇含乙醇95% 液0.81 2.51 醇含乙醇90% 液0.82 2.72 铝固 2.64 0.96 氨100% 液0.61 4.61 氨26% 液0.9 4.19 Aroclor 液 1.44 1.17 石棉板固0.88 0.8 沥青液 1 1.76 固体沥青固 1.1-1.5 0.92-1.67 苯液0.84 1.72 砖墙固 1.0-2.0 0.92 盐水-氯化钙25% 液 1.23 2.89 盐水-氯化钠25% 液 1.19 3.29 干粘土固 1.9-2.4 0.94 煤固 1.2-1.8 1.09-1.55（4℃）煤焦油固 1.2 1.47 固体焦固 1.0-1.4 1.11 铜固8.82 0.42 软木固0.25 2.01 棉固 1.5 1.34 棉籽油液0.95 1.97 导热姆A 液0.99 2.64 导热姆C 液 1.1 1.747-2.72 乙二酸液 1.11 2.43 脂肪酸-软脂液0.85 2.73 脂肪酸-硬脂液0.84 2.3 鲜鱼固 3.14-3.43 鲜水果固 3.35-3.68 汽油液0.73 2.22 耐热玻璃固 2.25 0.84 玻璃棉固0.072 0.66 胶，2份水1份干胶液 1.09 3.73 甘油100%（丙三醇）液 1.26 2.43 蜂蜜液 1.42 盐酸31.55%（氯化）液 1.15 2.51 盐酸10%（氯化）液 1.05 3.14 冰固0.9 2.09 冰淇淋固 2.93 猪油固0.92 2.68 铅固11.34 0.13 皮革固0.86-1.02 1.51 亚麻油液0.93 1.84 氧化镁85% 液0.208 1.13 枫树浆液/ 2.01 鲜猪肉固/ 3.27 牛奶液 1.03 3.77-3.89 镍固8.9 0.46 硝酸95% 液 1.05 2.09 硝酸60% 液 1.37 2.68 硝酸10% 液 1.05 3.77 1#燃油（煤油）液0.81 1.97 2#燃油液0.86 1.84 3#燃油液0.88 1.8 4#燃油液0.9 1.76 5#燃油液0.93 1.72 6#燃油液0.95 1.67 API中部原油液0.85 1.84 API汽油液0.88 1.76 纸固 1.7-1.15 1.88 石蜡固0.86-0.91 2.6 熔融石蜡液0.9 2.89 酚（碳酸）液 1.07 2.34 磷酸20% 液 1.11 3.56 磷酸10% 液 1.05 3.89 邻苯二酸酐液 1.53 0.97 硫化橡胶固 1.10 1.74 热学实验论文 。混合法测定金属的比热容 物质比热容的测量属于量热学范围，由于量热实验的误差一般较大，所以要做好量热实验必须仔细分析产生各种误差的原因，并采取相应措施设法减小误差。 测定固体或液体的比热容，在温度变化不太大时常用混合量热法、冷却法、电流量热器法。本实验用混合法测定金属的比热容。 一、实验目的 1． 学习热学实验的基本知识，掌握用混合法测定金属的比热容的方法； 2． 学习一种修正系统散热的方法。 二、仪器及用具 量热器，水银温度计，物理天平，待测金属粒，停表，量筒，烧杯及电加热器等。 三、实验原理 1． 用热平衡原理侧比热容 在一个与环境没有热交换的孤立系统中，质量为m 的物体，当它的温度由最初平衡态0θ变化到新的平衡态i θ时，所吸收（或放出）的热量Q 为 )(0θθ-=i mc Q （1） 式中mc 称为该物体的热容，c 称为物体的比热容，单位为Ｊ／（ｋｇ·K ）。 用混合法测定固体比热容的原理是热平衡原理。把不同温度的物体混合在一起时，高温物体向低温物体传递热量，如果与外界没有任何热交换，则他们最终达到均匀、稳定的平衡温度，这时称系统达到了热平衡。高温物体放出的热量1Q 与低温物体吸收的热量2Q 相等，即 1Q =2Q （2） 本实验的高温部分由量热器内筒、搅拌器、水银温度计和热水等组成，而处于室温的金属粒为系统的低温部分。设量热器内筒和搅拌器（二者为同种材料制成）的质量为1m ，比热容为1c ；热水质量为2m ，比热容为2c ；水银温度计的质量为3m ，比热容为3c ，它们的共同 温度为1θ。待测金属粒的质量为M ，比热容为c ，温度与室温0θ相同。将适量金属粒倒入量热器内筒中，经过搅拌后，系统达到热平衡时的温度为2θ。假设系统与外界没有任何热交换，则根据式（2）可知，实验系统的热平衡方程为 )())((022*******θθθθ-=-++Mc c m c m c m （3） 式中33c m 为温度计的热容，其值用1.92V(J/K)表示，这里的V 表示温度计浸入水中部分的 体积，单位用3cm 。于是，式（3）可写成 )())(92.1(02212211θθθθ-=-++Mc V c m c m 则金属粒的比热容c 为 )() )(92.1(02212211θθθθ--++=M V c m c m c （4） 式中M 、1m 、2m 均可由天平称衡；V 可用量筒采用排水法测出；1c 、2c 查书后附录二或由实验室给出，0θ为室温。若能知道1θ和2θ的值，便可计算出金属粒的比热容c 。下面通过修正系统散热误差的方法求出1θ和2θ的值。 2. 系统散热误差的修正（面积补偿法） 在热学实验中，系统不可能完全绝热，必然存在着散热现象，因此，必须对系统的散热进行修正。修正散热的方法之一就是对温度进行修正，其方法是通过作图用外推法求出实验系统的高温部分（量热器内筒、热水、搅拌器、水银温度计等）混合前的温度1θ以及混合后系统达到热平衡时的温度2θ。图2-25所示的是实验系统的温度随时间变化的曲线。图 中AB 段是未投入金属粒前系统的散热温度变化曲线； B 点对应的时刻为金属粒投入热水中的时刻。B C 段是金属粒投入量热器热水中以后，系统进行热交换过程的散热曲线；C D 段是系统内热交换达到热平衡后的散热温度变化曲线。在BC 段实际上同时进行着两个过程，一是由于系统向空气散热而导致热水温度下降，二是由于金属粒投入后的吸热效应而使热水温度下降。现在就来考虑在有热量损失的情况下，应用面积补偿法，求出由于投入金属粒而使水温降低的实际数值。其具体做法是：在曲线上过对应于室温0θ的点G 作垂直横轴的直线，然后延长AB 到 E ，延长DC 到 F ，使BE G 面积等于GFC 面积，这样在BEGFC 和BGC 这两条图线各自相应的过程中所损失的热量是相等的，因而可将原来的BGC 过程等 比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。 混合物的比热容 气体的比热容 水的比热容较大的应用 一、利用水的比热容大来调节气候 二、利用水的比热容大来冷却或取暖 常见物质的比热容混合物的比热容气体的比热容 水的比热容较大的应用 一、利用水的比热容大来调节气候 二、利用水的比热容大来冷却或取暖 编辑本段定义 比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量。其国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文（J /(kg·K) 或J /(kg·℃)，J是指焦耳，K是指热力学温标，与摄氏度℃相等），即令1千克的物质的温度上升（或下降）1摄氏度所需的能量。根据此定理，最基本便可得出以下公式： c=△E（Q）/m△T △E为吸收的热量，中学的教科书里为Q；m是物体的质量，△T是吸热（放热）后温度所上升（下降）值，初中的教材里把△T写成△t，其实这是很不规范的（我们生活中常用℃作为温度的单位，很少用K，而且△T=△t，因此中学阶段都用△t，但国际上或者更高等的科学领域，还是使用△T）。 物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有定压比热容Cp、定容比热容Cv和饱和状态比 比热容测试仪 热容三种。 定压比热容Cp是单位质量的物质在压力不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。 定容比热容Cv是单位质量的物质在容积（体积）不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能。 饱和状态比热容是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。 编辑本段单位 比热容的单位是复合单位。 金属比热容测量实验中误差的来源探讨和修正 Prepared on 24 November 2020 天津师范大学本科毕业论文（设计） 题目：金属比热容测量实验中误差的来源探讨和修正 学院：物理与电子信息学院 学生姓名：于永洋 学号：07506015 专业：物理学 年级：2007级 完成日期：2011年5月 指导教师：曹猛 测量金属比热容实验中误差的来源探讨和修正 于永洋 （天津师范大学物理与电子信息学院） 摘要：金属比热容的测量是大学物理中的一个经典实验，但由于在实验过程中受外界环境影响因素较大，造成测量结果往往有一定偏差。本研究分析了混合法测量金属比热容实验中可能产生实验误差的各种因素，对误差对结果的影响进行分析，并提出改进的实验方法用以减小误差的影响。 关键词：误差、比热容、混合法 Error to explore and fixed in metal specific heat capacity measurement YU YONGYANG (College of Physics and Electronic Information Science, Tianjin Normal University) Abstract：Specific Heat capacity measuring in metal is the classic college physics experiment.Certain deiation often measurement results because of the experimental process by external environment factors. This study analyzes various factors of the error by the cooling method and hybrid method.Analysing the influence of the error of the results and some improvements to the experimental method to lower the error influence. Keywords：error, specific heat capacity, hybrid method 目录 引言 (1) 一、研究背景 (1) 金属比热容的测量 【实验目的】 1.学会用铜-康铜热电偶测量物体的温度， 2.掌握用冷却法测定金属的比热容，并测量铁和铝不同温度下的比热容。 【实验原理】 单位质量的物质，其温度升高或降低1K （1℃）所需的热量，叫做该物质的比热容，它是温度的函数,一般情况下,金属的比热容随温度升高而增加,在低温时增加较快,在高温时增加较慢。根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。 将质量为M 1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，于是得到下述关 系式： t M C t Q ??=??111θ (1) (1)式中C 1为该金属样品在温度1θ时的比热容， t ??1θ为金属样品在1θ时的温度下降速率。根据冷却定律有： m s a t Q )(0111θθ-=?? (2) (2)式中a 1为热交换系数，s 1为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。由式(1)和(2)，可得： m s a t M C )(0111111θθθ-=?? (3) 同理，对质量为M 2，比热容为C 2的另一种金属样品，可有同样的表达式： m s a t M C )(022222 2θθθ-=?? (4) 由上式(3)和(4)，可得： m m s a s a t M C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--=???? 所以： m m s a t M s a t M C C )()(011122022211 12θθθθθθ-??-??= 如果两样品的形状尺寸都相同，即s 1=s 2；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a 1=a 2。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: 221112)()(t M t M C C ????=θθ (5) 如果已知标准金属样品的比热容C 1质量M 1；待测样品的质量M 2及两样品在温度θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C 2。 已知铜在100℃时比热容为C cu = 0.0940cal /(g .K )。 【实验仪器】 FD-JSBR 型冷却法金属比热容测量仪、铜铁铝实验样品、盛有冰水混合物的保温杯、镊子、秒表。 FD-JSBR 型冷却法金属比热容测量仪由加热仪和测试仪组成。加热仪的热源A 是75 瓦电烙铁改制而成，利用底盘支撑固定并通过调节手轮自由升降；实验样品B 是直径5mm ，长30mm 的小圆柱，其底部钻一深孔便于安放热电偶，放置在有较大容量的防风容器E 即样品室内的热电偶支架D 上；测温铜-康铜热电偶 C(其热电势约为0.042mV /0C )放置于被测样品 B 内的小孔中。当加热装置 A 向下移动到底后，可对被测样品B 进行加热；样品需要降温时则将加热装置A 移上。装置内设有自动控制限温装置，防止因长期不切断加热电源而引起温度不断升高。 热电偶的冷端置于冰水混合物G 中，带有测量扁叉的一端接到三位半数字电压表F 的“输入”端。热电势差的二次仪表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器放大加上满量程为 20mV 冷却法测量金属的比热容 【实验目的】 （1） 测量固体的比热容。 （2）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 ??）应与温度下降速率成正比，由此到下述关系式： 111 Q C M t t θ???? = ????? ① 式中1C 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1 t θ??? ????为金属样品在温度1θ时的 温度下降速率，根据冷却定律有： 1110()m Q a S t θθ?=-? ② 式中，1a 为热交换系数，1S 为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。由式①和②，可得： 1 11 1110()m C M a S t θθθ?=-? ③ 同理，对质量为2M ，比热容为2C 的另一种金属样品，有： 2 22 2220()m C M S t θαθθ?=-? ④ 由式③和式④，可得： m m s a s a t M C t M C )()(0111022211 12 22θθθθθθ--=???? m m s a t M s a t M C C ) ()(01112202221112θθθθθθ -??-??= 如果两样品的形状尺寸都相同，即12S 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12a 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: 2 21 11 2)()( t M t M C C ????=θθ 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时冷却速率之比1??? ????t θ和2??? ????t θ，就可求得待测金属的比热容2 C 。 已知铜在100℃时的比热容为：1393().Cu C J kg C -=? 【实验内容】 1.测量铁和铝在100℃时的比热容。 步骤： （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0M 。再根据Cu M ＞Fe M ＞Al M 这一 常用物质的比热容和密度常用液体、固体密 度-比热表物质相态 密度/15.6℃至21℃ （g/cm3） 比热/15.6℃时 （kJ/Kg?℃） 水液 1 4.19 冰固0.9 2.09 盐酸31.55% （氯化） 液 1.15 2.51 盐酸10%（氯化）液 1.05 3.14 烧碱50% 液 1.53 3.27 烧碱30% 液 1.33 3.52 硝酸95% 液 1.05 2.09 硝酸60% 液 1.37 2.68 硝酸10% 液 1.05 3.77 磷酸20% 液 1.11 3.56 磷酸10% 液 1.05 3.89 硫酸110%（发烟）液无 1.13 硫酸98% 液 1.84 1.47 硫酸60% 液 1.5 2.18 硫酸20% 液 1.14 3.52 盐水-氯化钠25% 液 1.19 3.29 盐水-氯化钙25% 液 1.23 2.89 海水液 1.03 3.94 氧化镁85% 液0.208 1.13 氨100% 液0.61 4.61 氨26% 液0.9 4.19 乙酸100% 液 1.05 2.01 乙酸10% 液 1.01 4.02 乙二酸液 1.11 2.43 Aroclor 液 1.44 1.17 丙酮100% 液0.78 2.15 醇含乙醇95% 液0.81 2.51 醇含乙醇90% 液0.82 2.72 苯液0.84 1.72 酚（碳酸）液 1.07 2.34 甲苯液0.86 1.76 四氯化碳液 1.58 0.88 松木油液0.86 1.76 邻苯二酸酣液 1.53 0.97 脂肪酸-软脂液0.85 2.73 脂肪酸-硬脂液0.84 2.3 汽油液0.73 2.22 甘油100% 液 1.26 2.43 （丙三醇） 1#燃油（煤油）液0.81 1.97 2#燃油液0.86 1.84 3#燃油液0.88 1.8 4#燃油液0.9 1.76 5#燃油液0.93 1.72 6#燃油液0.95 1.67 API中部原油液0.85 1.84 API汽油液0.88 1.76 SAE-SW(8#机油）液0.88 无SAE-20（20#机油）液0.89 无SAE-30（30#机油）液0.89 无铝固 2.64 0.96 铜固8.82 0.42 铅固11.34 0.13 镍固8.9 0.46 钛（商用）固 4.5 0.54 锌固7.05 0.4 钢固7.9 0.46 冷却法测量金属的比热容 【实验目的】 （1） 测量固体的比热容。 （2）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 ??）应与温度下降速率成正比，由此到下述关系式： 111 Q C M t t θ???? = ????? ① ？ 式中1C 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1 t θ??? ????为金属样品在温度1θ时的 温度下降速率，根据冷却定律有： 1110()m Q a S t θθ?=-? ② 式中，1a 为热交换系数，1S 为该样品外表面的面积，m 为常数，1θ为为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。由式①和②，可得： 1 11 1110()m C M a S t θθθ?=-? ③ 同理，对质量为2M ，比热容为2C 的另一种金属样品，有： 2 22 2220()m C M S t θαθθ?=-? ④ 由式③和式④，可得： m m s a s a t M C t M C )()(0111022211 12 22θθθθθθ--=???? m m s a t M s a t M C C ) ()(01112202221112θθθθθθ -??-??= 如果两样品的形状尺寸都相同，即12S 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12a 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: $ 2 21 11 2)()( t M t M C C ????=θθ 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时冷却速率之比1??? ????t θ和2??? ????t θ，就可求得待测金属的比热容2 C 。 已知铜在100℃时的比热容为：1393().Cu C J kg C -=? 【实验内容】 1.测量铁和铝在100℃时的比热容。 步骤： （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0M 。再根据Cu M ＞Fe M ＞Al M 这一 物理实验报告 姓名 NGUYEN MANH QUANG-阮孟光 学号 2140301239 班级 能动 47 混合法测定金属的比热容 物质比热容的测量属于量热学范围，由于量热实验的误差一般较大，所以要做好量热实验必须仔细分析产生各种误差的原因，并采取相应措施设法减小误差。 测定固体或液体的比热容，在温度变化不太大时常用混合量热法、冷却法、电流量热器法。本实验用混合法测定金属的比热容。 一、实验目的 1． 学习热学实验的基本知识，掌握用混合法测定金属的比热容的方法； 2． 学习一种修正系统散热的方法。 二、仪器及用具 量热器，水银温度计，物理天平，待测金属粒，停表，量筒，烧杯及电加热器等。 三、实验原理 1． 用热平衡原理侧比热容 在一个与环境没有热交换的孤立系统中，质量为m 的物体，当它的温度由最初平衡态0 θ变化到新的平衡态 i θ时，所吸收（或放出）的热量Q 为 )(0θθ-=i mc Q （1） 式中mc 称为该物体的热容，c 称为物体的比热容，单位为Ｊ／（ｋｇ·K ）。 用混合法测定固体比热容的原理是热平衡原理。把不同温度的物体混合在一起时，高温物体向低温物体传递热量，如果与外界没有任何热交换，则他们最终达到均匀、稳定的平衡温度，这时称系统达到了热平衡。高温物体放出的热量1Q 与低温物体吸收的热量2Q 相等，即 1Q =2Q （2） 本实验的高温部分由量热器内筒、搅拌器、水银温度计和热水等组成，而处于室温的金属粒为系统的低温部分。设量热器内筒和搅拌器（二者为同种材料制成）的质量为1m ，比热容为1c ；热水质量为2m ，比热容为2c ；水银温度计的质量为 3m ，比热容为3c ，它们的共同 常见物质比热、密度 各种物质的比热（25℃） Cal/（g℃） Kcal/（kg℃）（1kcal=1大卡=4.184kJ） 物质 比热 物质 比热 物质 比热 物质 比热氢气 3.41 松节油 0.42 无定形碳0.168 铜 0.092水 1.00 硫酸 0.34 石墨 0.174 银 0.056石蜡 0.77 硬橡胶 0.34 玻璃 0.20 锡 0.0504酒精 0.58 二硫化碳 0.24 水泥 0.19 汞 0.033甘油 0.58 空气 0.24 硫 0.18 铂 0.032乙醚 0.56 岩盐 0.22 炉渣 0.18 铅 0.031煤油 0.51 砖石 0.22 镍 0.106 金 0.031冰 0.50 陶瓷 0.26 钢 0.12 锌 0.0903软木塞 0.49 混凝土 0.21 生铁 0.13 铝 0.215橄榄油 0.47 大理石 0.21 铁 0.118 铬 0.11蓖麻油 0.43 干泥沙 0.20 黄铜 0.090 各种气体和蒸汽的定容定压比热Cal/（g℃） Kcal/（kg℃） 物质 温度 定压比热（Cp） 定容比热（Cv） 氢 16 3.41 2.42 氦 18 1.25 0.75 氨 20 0.51 0.39 水蒸汽 100-300 0.47 0.36 酒精蒸汽 108-220 0.45 0.40 乙醚蒸汽 25-111 0.43 0.40 氮 20 0.25 0.18 一氧化碳 18 0.25 0.18 空气 20-100 0.24 0.17 氧 20 0.22 0.16 二氧化碳 20 0.20 0.15 氯化氢 22-214 0.19 0.13 金属比热容的测量 一、 实验目的： 1.了解牛顿冷却定律； 2.掌握冷却法测金属比热容的方法。 二、实验原理： 根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属的比热容是量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，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100 C o 或200 C o 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的温差关系以及进行测量的实验条件。单位质量的物质，其温度升高1K(1 C o )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M 1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，于是得到下述关系式： t M C t Q ??=??11 1θ (1) (1)式中C 1为该金属样品在温度1 θ时的比热容， t ??1θ为金属样品 在1 θ时的温度下降速率。根据冷却定律有： m s a t Q ) (0111θθ-=?? (2) (2)式中a 1为热交换系数，S 1为该样品外表面的面积，m 为常数， 1θ为金属样品的温度，0θ为周围介质的温度。由式(1)和(2)，可得： m s a t M C ) (011111 1θθθ-=?? (3) 同理，对质量为M 2，比热容为C 2的另一种金属样品，可有同样的表达式： m s a t M C ) (02222 2 2θθθ-=?? (4) 由上式(3)和(4)，可得： m m s a s a t M C t M C )()(011102 2211 12 2 2θθθθθθ--=???? 所以： m m s a t M s a t M C C ) ()(011122 022211 1 2 θθθθθθ-??-??= 如果两样品的形状尺寸都相同，即S 1=S 2；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a 1=a 2。于是当周围介质温度不变(即室温0 θ恒定而样品又处于相 同温度1 θ=θ θ =2 )时，上式可以简化为: 2 2111 2)( )( t M t M C C ????=θθ (5) 如果已知标准金属样品的比热容C 1质量M 1；待测样品的质量M 2 及两样品在温度θ时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C 2。 几种金属材料的比热容见表1： 表1 各种物质的比热、密度、汽化热及保温出料导热系数 各种物质的比热（25℃） Cal/（g℃） Kcal/（kg℃） 物质比热物质比热物质比热物质比热 氢气 3.41 松节油0.42 无定形碳0.168 铜0.092 水 1.00 硫酸0.34 石墨0.174 银0.056 石蜡0.77 硬橡胶0.34 玻璃0.20 锡0.0504 酒精0.58 二硫化碳0.24 水泥0.19 汞0.033 甘油0.58 空气0.24 硫0.18 铂0.032 乙醚0.56 岩盐0.22 炉渣0.18 铅0.031 煤油0.51 砖石0.22 镍0.106 金0.031 冰0.50 陶瓷0.26 钢0.12 锌0.0903 软木塞0.49 混凝土0.21 生铁0.13 铝0.215 橄榄油0.47 大理石0.21 铁0.118 铬0.11 蓖麻油0.43 干泥沙0.20 黄铜0.090 各种物质的密度 物质比重物质比重物质比重 气体（0℃和标准大气压下，g/cm3） 氢0.00009 氪0.00374 一氧化氮0.00134 氦0.00018 氙0.00589 硫化氢0.00154 氖0.00090 氡0.00973 二氧化碳0.00198 氮0.00125 煤气0.00060 二氧化氮0.00198 氧0.00143 氨0.0007 氰0.00234 氟0.001696 甲烷0.00078 二氧化硫0.00293 氩0.00178 乙炔0.00117 溴化氢0.00364 臭氧0.00214 一氧化碳0.00125 碘化氢0.00579 氯0.00321 空气0.00129 液体（常温g/cm3） 汽油0.70 橄榄油0.92 硝酸 1.50 乙醚0.71 鱼肝油0.945 硫酸 1.80 石油0.76 蓖麻油0.97 溴 3.12 酒精0.79 纯水 1.00 水银14.193 木精0.80 海水 1.03 无水甘油 1.26 煤油0.80 醋酸 1.049 二硫化碳 1.29 松节油0.855 盐酸 1.20 蜂蜜 1.40 苯0.88 矿油0.9-0.93 植物油0.9-0.93 固体（常温 g/cm3） 铸钢7.80 铅11.34 有机玻璃 1.18 碳钢7.80-7.85 镁 1.738 石灰石 2.60-3.0 物质的比热容1 一、选择题 1.有关物质的比热容，下列说法中正确的是（） A、比热容跟物体的质量有关，质量越大，比热容越小。 B、比热容跟物体的温度有关，温度越高，比热容越大。 C、比热容跟物体吸收或放出的热量有关。 D、比热容是物质本身的一种特性，与物体的温度、质量都无关。 2.在下列几种情况中，比热容会发生变化的是（） A、20℃的水变成4℃的水 B、一块钢板压制成钢锅 C、水结成冰 D、把开水倒入冷水中 3.生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。这主要是因为水的（） A．质量较小 B．凝固点较低 C．沸点较高 D．比热容较大 4.甲、乙两种物质质量相同而比热容不同，当它们升高相同温度时，则（） A 比热容小的吸收热量多 B 比热容大的吸收热量多 C 初温低的吸收热量多 D 甲、乙吸收的热量一样多 5.汽车发动机用水做冷却剂，是利用水的（） A．密度较大B．质量较大 C．体积较大D．比热容较大 6.新疆旅游景区“金沙滩”烈日下湖边的沙子热得烫脚，而湖水却是冰凉的，这是因为（） A.水的温度变化较大 B.水的比热容较大 C.水吸收的热量较多 D.沙子的比热容较大 7.铁的比热容大于铜的比热容。质量相等的铁块和铜块吸收相等的热量，若吸收的热量全部转化为内能，则铁块的（） A．温度升高较少 B．末温较低 C．内能增加较少 D．内能较小 8.A、B两物体质量相等，温度均为10℃；甲、乙两杯水质量相等，温度均为50℃。现将A放入甲杯，B放入乙杯，热平衡后甲杯水温降低了4℃，乙杯水温降低了8℃，不考虑热量的损耗，则A、B两物体的比热容之比为（） A．4:9 B．3:5 C．2:3 D．1:2 9.下列说法正确的是（） A、物体吸收热量，内能一定增加，温度一定升高 B、温度高的物体分子运动剧烈，具有的热量多 C、夏日，在阳光照射下地面温度高于海水表面温度，因为水的比热容较大 D、固体分子之间的作用力比液体小 10.用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热（如图甲），根据测得数据分别描绘出这两液体的温度随加热时间变化的图象（如图乙）.在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用m a、m b、c a、c b表示a、b两液体的质量和比热容，则结合图中信息作出的下列推断正确的是（） A.若m a=m b,则c a>c b B.若m a=m b,则c a=c b C.若c a=c b,则m a 比热容习题 1.质量相等的同种物质，温度升高越多，吸收的热量_________；同一种物质升高相同的温度时，_________越大的物体吸收的热量越多；质量相等的两种不同物质组成的物体，升高相同温度时，_______小的吸收热量少. 2.沿海地区的昼夜气温变化不大，而内陆沙漠地区的昼夜气温变化较大，形成这种现象的主要原因是_______________. 3.用两个相同的“热得快”分别给盛在两个相同杯子里的质量相等的水和煤油加热，问：（1）在相同的时间内，哪个温度升高的快些_______________；（2）升高相同的温度，哪个需要的时间长些_______；（3）从这个实验可得出什么结论_____________________. 4.把质量相同、材料不同的两个金属球甲和乙，加热到相同的温度，然后分别投入两杯初温相同、质量也相同的水中，最后发现投入乙球的杯内水温较高，那么可以断定甲、乙两种金属的比热容c甲_________c乙.（填“＞”“=”或“＜”） 5.一个物体由于温度的变化吸收或放出的热量多少，决定于_______、_______和_______.已知铝的比热容是0.88×103J/(kg℃)，质量是100g的铝块，升高30℃需要吸收_____J的热量，降低30℃放出_______J的热量. 6.甲、乙两金属球的质量之比是5∶3，吸收相同的热量后，升高的温度之比为1∶5，则它们的比热容之比为_______. 7、某一热水器的主要技术参数： 容积/L ：160 集热管采光面积/M^2 ：2 吸热功率/KW ：2 电热管额定功率/KW ：2 冬天,该热水器装满了5℃的冷水,集热管平均吸热功率是1250W,热水器的平均效率是56%,白天阳光照射8h,达到温度35℃；夜晚需要45℃以上的水,则电热管至少正常工作（）s. 8、炎热的夏天,人站在海水中感到凉爽,而当赤脚走在沙地上时却感到烫脚,这主要是因为___________已知水与沙子的比热容之比是4：1,质量相等的水和沙子,吸收相同的热量,升高的温度之比_________. 9、现有以下资料：汤的质量1.4kg,初温97℃,比热容4.2×10^3J/(kg.℃);肉的初温22℃,比热容3.5×10^3J/(kg.℃).基于健康缘故,肉必须至少加热至82℃,在汤中最多可以放入________kg肉.（不计热损失） 金属比热容的测定实验报告 篇一：实验11 金属比热容的测定3600 实验二金属比热容的测定- 99 - 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，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100oC 时的比热容。实验目的 1．通过本实验了解金属冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件，进一步巩固牛顿冷却定律； 2．用冷却法测定金属比热容。实验仪器 金属比热容测量仪、升降台、热源（电烙铁）、铜－康铜热电偶、金属样品 （铁、铝、铜）、防风筒（加盖）、电源线、真空保温杯、调零线、秒表、支架。 实验装置如图2-1所示，对测量试样温度采用常用的铜－康铜做成的热电偶，当冷端为冰点时，测量热电偶热电动势差的二次仪表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上三位半数字电压表（放大电路的满量程为20mV）组成，由数字电压表显示的mV数即对应待测温度值。加热装置可自由升降和左右移动。被测样品安放在大容量的防风圆筒内即样品室，其作用保持高于室温的样品自然冷却，这样结果重复性好，可以减少测量误差，提高实验准确度。本实验可测量金属在各种温度时的比热容（室温到2000C）。其中： a. 热源,加热采用75瓦电烙铁改制而成， 利用底盘支撑固定并可上下移动（其电源由金图2-1 属比热容测量仪上的“热源”开关控制）； b. 实验样品，是直径5mm,长30mm 的小圆柱，其底部深孔中安放热电偶（其热电动势约/0C），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[其输出电压（温度）由金属比热容测量仪中的数字电压表读出]，显示用三位半面板表； g. 冰水混合物。实验原理 单位质量的物质，其温度升高1K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（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） ， - 100 -基础物理实验（二） 于是得到下述关系式： ?Q?C1M1??1 常用物质的比热 比热(0specific heat)是比热容的简称。 单位质量的某种物质，温度降低1℃或升高1℃所吸收或放出的热量，叫做这种物质的比热容。 更严格的定义，参见词条比热容。 燃气的比热可以分为定压比热和定容比热。保持燃气的容积不变的吸热（或放热）过程时的比热为定容比热，保持燃气压力不变时的吸热（或放热）过程时的比热为定压比热。 单位 比热的单位是复合单位。 在国际单位制中，能量、功、热量的单位统一用焦耳，温度的单位是开尔文，因此比热容的单位为J/(kg·K)。 常用单位：kJ/(kg·℃)、cal/(kg·℃)、kcal/(kg·℃)等。 比热表：常见物质的比热容 对表中数值的解释： (1)比热此表中单位为kJ/(kg·℃)； (2)水的比热较大，金属的比热更小一些； (3)c铝>c铁>c钢>c铅(c铅冷却法测金属比热容(P76) + 故障判断(P80)
常见物质比热容
金属比热容测定
常见物质比热容查询表及比热容概念名词解释
金属比热容测量实验中误差的来源探讨和修正
@金属比热容的测量
冷却法测金属的比热容(实验报告)
常用物质的比热容和密度
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混合法测定金属的比热容
常见物质比热和密度
金属比热容的测量
各种物质的比热、密度、汽化热及保温出料导热系数
物质的比热容.doc
比热容1
金属比热容的测定实验报告
常用物质的比热