冷却法测金属比热容(P76) + 故障判断(P80)
2.16冷却法测量金属的比热容
2.16冷却法测量金属的比热容根据牛顿冷却定律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，通过作冷却曲线可得各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜样品为标准样品，而测定铁、铝样品在100℃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。
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；其次，它的电量数字化还可以对工业生产自动化中的温度量直接起着监控作用。
【实验目的】1.掌握冷却法测定金属比热容的方法；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（△Q/△t ）与温度下降的速率成正比，于是得到下述关系式：（1）（1）式中c 1为该金属样品在温度θ1时的比热容，为金属样品在θ1的温度下降速率。
根据牛顿冷却定律我们知道当物体表面温度高于周围而存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差有关，于是有：（2）mS t Q )(0111θθα−=∆∆（2）式中为热交换系数，S 1为该样品外表面的面积，m 为常数，θ1为金属样品的温度，θ0为周1α围介质的温度。
由式（1）和（2），可得（3）mS tM c )(0111111θθαθ−=∆∆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：（4）mS tM c )(0122122θθαθ−=∆∆由式（3）和（4），可得：所以假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），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。
实验8冷却法测金属比热容
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：111Qc M t tθ∆∆=∆∆ （8-1） 式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1tθ∆∆为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：1110()m QS tαθθ∆=-∆ （8-2） 式中1α为热交换系数，1S 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（8-1）和（8-2），可得1111110()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-3）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：1222210()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-4） 由式（8-3）和（8-4），可得：22222201111011()()mmc M S t S c M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆ 所以11222021211102()()m m M S t c c S M tθαθθθαθθ∆-∆=∆-∆ 假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），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12αα=。
冷却法测量金属比热容误差探讨
升降 。被 测 样 品 安 放 在 有 较 大 容 量 的 防 风 圆筒 即样 品室 内的底 座 上 ， 当加 热 装 置
向下移 动 到底 后 ， 被 测 样 品进 行 加 热 ， 对 样 品需要 降温对 则将 加 热装 置 向上移 走 ， 让样 品在样 品室 （ 防风筒 ） 自然 冷却 。 内
品室 内空气 温 度 的 升高 使 得 测量 值较 实 际值偏 大。
２ ２ 热 电偶 测 温存 在 误 差 ．
２２ １ 插 入 深度 的 影 响 ．。 热 电偶插 入 被 测 场所 时 着传 感器 的长度 方 向将产 生热 流 ， 沿 当环境 温 度低 时就会 有 热损失 。致使热 电偶与被测对象的温度不一致而产生测温误差 。总之 ， 】 由热传导而引
， 、ａ
。： ： 。。
旦
Ｉ， ｌ＼ Ｊ — ｕ ， Ｔ ２‘ ／
（ 由牛顿 冷却 定律 推导 而来 ， 可见参 考 文献 ［ ］ １）
， ， 丌 ｎ， 、ａ
根据 牛顿 冷 却定 律 ， 自然 冷却 的情 况下 ａ 一常数 ， 在 为 且ａ＞１ 即 ，
—
＜１所 以样 ，
ｋ １ 一 口，
起 的误差 ， 与插 入深 度 有关 ， 丽插 入 深度 又 与保 深度 应 该 深 一些 （ 为直径 的 ｌ —２ 倍 ）羯瓷材料 绝热 性 能好 ， 约 ５ ０ ， 可插 入 浅一些
实验8冷却法测金属比热容
1．比热容的定义是什么？单位是什么？
2．为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？
【课后习题】
1．测量三种金属的冷却速率，并在图纸上绘出冷却曲线，如何求出它们在同一温度点的冷却速率？
【附录】
一、DH4603型金属比热容测定仪介绍与使用说明
本实验装置由加热仪和测试仪组成。加热仪的加热装置可通过调节手轮自由升降。被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品室内的底座上，测温热电偶放置于被测样品内的小孔中。当加热装置向下移动到底后，对被测样品进行加热；样品需要降温时则将加热装置移上。仪器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。
110
4.749
4.796
4.844
4.891
4.939
4.987
5.035
5.083
5.131
5.179
120
5.227
5.275
5..469
5.517
5.566
5.615
5.663
130
5.712
5.761
5.810
5.859
5.908
5.957
6.007
6.056
6.105
（8-4）
由式（8-3）和（8-4），可得：
所以
假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），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），两样品又处于相同温度 时，上式可以简化为：
（8-5）
因为热电偶的热电动势与温度的关系在同一小温差范围内可以看成线性关系，即 ，所以式（8-5）可以简化为：
冷却法测金属比热容预热20分钟
冷却法测金属比热容预热20分钟
冷却法测金属比热容是一种实验方法，用于测量金属的比热容（也称为热容量）。
在这种实验中，首先需要将一块金属加热到一定温度，通常是通过加热器或火炉。
然后，金属样品需要预热一段时间，通常是20分钟，以使其温度均匀分布。
接下来，将预热好的金属样品迅速放入一个已知温度的水溶液中，并记录温度变化。
根据热传递的原理，金属样品的热量会向水溶液中传递，导致水溶液温度上升。
通过测量水溶液温度变化的速率和金属样品的质量，可以计算金属的比热容。
在实验过程中，需要注意一些因素，如确保金属样品的质量、温度和形状均匀，水溶液的温度稳定等等。
此外，还需要进行多次实验以获得更准确的结果。
总之，冷却法测金属比热容是一种简单而有效的实验方法，可用于研究金属的热学性质。
冷却法测金属的比热容
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一康同热电偶。
【实验原理】单位质量的物质，其温度升髙1K （或11）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今）应与温度下降速率成正比，由此到下述关系式：< Ar 丿］式中G为该金属样品在温度q时的比热容，—；为金属样品在温度q时的△/丿】温度下降速率，根据冷却定律有：Ar式中，5为热交换系数，5为该样品外表面的面积，加为常数，仇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 才"Sg —qy③同理，对质量为比热容为G 的另一种金属样品，有:CM 込= a$3-ay-A/由式③和式④，可得:A nQ = G —备 ----如果两样品的形状尺寸都相同，即S|=S2；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5=勺。
于是当周 围介质温度不变（即室温九恒定，而样品又处于相同温度0^02=0）时，上式可以简化为：i△&^1(—)! G 一 G 鸽 21 A0 M,p)2At如果已知标准金属样品的比热容G ，质量M 「待测样品的质量及两样品在温度&时冷却速率之比I Z 力和，山丿2,就可求得待测金属的比热容G 。
已知铜在10（TC 时的比热容为：C cu =393J.（^.°C）-*.【实验内容】1. 测量铁和铝在io （rc 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M （> o 再根据M" >M &这一CMAr _（忖2（&2 -&0）"心㈣一久丫"实验误差系数0=905-768.1xl00% = 15.13%特点，把它们区别开来。
实验8冷却法测金属比热容
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：111Qc M t tθ∆∆=∆∆ （8-1） 式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1tθ∆∆为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：1110()m QS tαθθ∆=-∆ （8-2） 式中1α为热交换系数，1S 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（8-1）和（8-2），可得1111110()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-3）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：1222210()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-4） 由式（8-3）和（8-4），可得： 所以假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），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12αα=。
实验8冷却法测金属比热容
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：111Qc M t tθ∆∆=∆∆ （8-1） 式中1c 为该金属样品在温度1θ时的比热容，1tθ∆∆为金属样品在1θ的温度下降速率，根据冷却定律有：1110()m QS tαθθ∆=-∆ （8-2） 式中1α为热交换系数，1S 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（8-1）和（8-2），可得1111110()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-3）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：1222210()m c M S tθαθθ∆=-∆ （8-4） 由式（8-3）和（8-4），可得： 所以假设两样品的形状尺寸都相同（例如细小的圆柱体），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12αα=。
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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
正确答案为:1
在冷却法测金属比热容实验中，若用冷却法测量铝在50℃的比热容时，应通过作出______并取____℃处的斜率来对其比热容进行测量。
答案1：冷却直线；40
答案2：冷却曲线；40
答案3：冷却直线；50
答案4：冷却曲线；50
正确答案为:4
参考答案
答案1：T1=T2
答案2：T10=T20
答案3：T1=T10
答案4：T2=T20
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
在冷却法测金属比热容实验中，若要观察标准样品（铜盘）是否被加热到了60℃，需将温度指示选择转换旋钮的“设定温度”档旋至：
答案1：散热盘温度档
答案2：空档
答案3：加热盘温度档
答案4：无法判断
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实验室环境的要求？
答案1：实验室温度变化应很小
答案2：实验室各空气介质性质应基本相同
答案3：实验室应避免有自然风的吹入
答案4：实验室温度应接近室温
正确答案为:4
你做的答案为：3
在冷却法测金属比热容实验中，最后求得铝的相对不确定度，下面哪一个的表示是正确的：答案1：2.1%
答案2：2.11%
答案3：2%
答案4：2.112%
正确答案为:1
在冷却法测金属比热容实验中，物质的比热容是_________该物质温度升高（或降低）1K时所需吸收（或放出）的热量，对同一物质来说，其比热容与其摩尔热容成________关系。
答案1：单位体积；反比
答案2：单位质量；正比
答案3：单位体积；正比
答案4：单位质量；反比
正确答案为:2
参考答案
在冷却法测金属比热容实验中，某种物质的比热容是指__________的该物质，其温度每升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量，其值大小____________。
答案1：单位质量；为一定值
答案2：1摩尔；为一定值
答案3：1摩尔；随温度而变化
答案4：单位质量；随温度而变化
正确答案为:4
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实验室环境的要求？
答案1：实验室温度变化应很小
答案2：实验室各空气介质性质应基本相同
答案3：实验室应避免有自然风的吹入
答案4：实验室温度应接近室温
正确答案为:4
参考答案
答案1：C1=C2
答案2：m1=m2
答案3：S1=S2
答案4：n1=n2
正确答案为:3
R=6371km=6371000m；0.221⨯0.0221=0.0048841。
改正上式错误，写出正确答案。
答案1：R=6371km=6371⨯103m；0.0048841
答案2：R=6371km=6371000m；0.00488
答案3：R=6371km=6.371⨯106m；0.0048841
答案4：R=6371km=6371⨯103m；0.00488
正确答案为:4
在冷却法测金属比热容实验中，若需测量铝在55℃时的比热容，则需要把标准铜盘和待测铝盘加热至________℃，然后测量其温度在_______________℃范围内的自然冷却情况。
答案1：60；65～55
答案2：60；55～45
答案3：65；55～45
答案4：65；60～50
正确答案为:4。