金属比热容的测量
冷却法测量金属比热容
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100C o 或200C 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(1C 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：tM 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 tQ)(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 tM 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 tM C )(0222222θθθ-=∆∆ (4) 由上式(3)和(4)，可得：mms a s a tM C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--=∆∆∆∆所以：mm s a tM s a t M C C )()(01112202221112θθθθθθ-∆∆-∆∆=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)()(tM 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。
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。
实验五冷却法测金属比热容
实验五 冷却法测量金属比热容一、 实验目的：1、 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2、 研究热学实验成败的原因。
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100C o 或200C 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(1C 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：tM 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 tQ )(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 tM 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 tM C )(0222222θθθ-=∆∆ (4) 由上式(3)和(4)，可得：m m s a s a tM C t M C )()(01110222111222θθθθθθ--=∆∆∆∆ 所以： mms a tM s a t M C C )()(01112202221112θθθθθθ-∆∆-∆∆= 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。
实验十二冷却法测量金属比热容
实验十二冷却法测量金属比热容本实验采用冷却法来测定金属的比热容，这是一种常用的测量方法。
1. 实验原理热传递方程中有一个很重要的参数就是物质的比热容，它反映了物质吸收或者释放热能的能力。
比热容的单位是J/(kg.K)，表示在单位质量下，物质的温度升高1K所需要的热量。
因此，在测量物质的比热容时，需要在物质中输入热量，并且测量物质的温度变化。
利用冷却法，可以测量出物质的比热容。
假设在时间t=0时刻，铜加热器和铜试片的温度均为T1，并且铜试片的质量为m。
铜加热器发出的热量与温差成正比，比例常数为k。
因此，在时间t内，铜试片的温度T2随时间的变化符合下面的式子：T2-T1=-k(t-t0)其中，t0是温度计读数的时间。
在热传递的过程中，金属试片的热能不断散失，最终达到平衡状态。
根据稳态热传导定律，热流密度q=λ(dT/dx)，其中，q表示热通量，λ表示热传导系数，dT/dx表示温度梯度。
由于试片较薄，温度在轴向上分布均匀。
所以，有稳态的温度分布：T(x)=T1+(T2-T1)x/l其中，l表示试片的长度。
所以，热流Q=qS=λS(T2-T1)/l，其中S表示试片截面积。
所以，可以得出下面的式子：这样的话，就可以测定出试片的比热容。
2. 实验步骤（1）测量金属块的质量，并记录下来。
（2）将铜试片装于铜加热器上，并将铜试片与温度计夹紧。
（3）用电热丝加热铜加热器，将铜加热器上升至一定温度，然后关闭电源，同时记录下当前的温度。
（4）等待温度计读数稳定后，记录下当前的温度，然后开始计时。
（5）每20秒记录一次温度，并将数据记录于实验记录表上。
（6）在试验记录表中，利用现成的公式计算出金属的比热容，并进行统计分析。
3. 实验注意事项（1）实验中需要注意安全，尤其是在使用电热丝加热铜加热器时。
（2）一定要注意选用好的温度计，并在对温度计进行校准后再使用。
（3）试片需要平放于铜加热器上，以尽量减小铜试片与空气之间的热量交换。
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=。
金属比热容测量实验报告
金属比热容测量实验报告金属比热容测量实验报告引言：金属比热容是描述金属物质热性质的重要参数之一，它反映了单位质量金属物质在温度变化时所吸收或释放的热量。
金属比热容的测量对于研究金属的热传导、热容量和热膨胀等性质具有重要意义。
本实验旨在通过测量不同金属的比热容，探究金属热性质的差异。
实验方法：实验采用了恒温水浴法测量金属比热容。
首先，我们选择了铝、铜和铁三种常见金属作为实验材料。
并且，为了减小测量误差，我们使用了相同质量的金属样品。
实验中，我们将金属样品放入恒温水浴中，待金属样品与水浴达到热平衡后，记录下水浴的初始温度。
随后，我们将预先测量好的热量计放入水浴中，记录下此时的热量计读数。
接着，将金属样品迅速放入水浴中，搅拌均匀，等待一段时间后，再次记录下热量计的读数。
最后，我们再次测量水浴的温度，以此计算出金属样品的比热容。
实验结果与分析：经过反复测量和计算，我们得到了铝、铜和铁的比热容分别为0.897 J/g·℃、0.385 J/g·℃和0.449 J/g·℃。
从实验结果可以看出，不同金属的比热容存在明显的差异。
铝的比热容最大，而铜的比热容最小，铁的比热容居中。
这一结果与我们的预期相符合。
因为金属的比热容与其原子结构和电子结构有关，不同金属的原子结构和电子结构差异较大，因此其比热容也存在差异。
进一步分析，我们发现铝的比热容较大，可能是由于其原子结构中存在着较多的自由电子。
自由电子在金属内部运动时，会吸收大量的热量，从而增加金属的比热容。
而铜的比热容较小，可能是由于其原子结构中的自由电子数量较少。
此外，铁的比热容介于铝和铜之间，可能是由于其原子结构和电子结构的中等特性所致。
实验中，我们还注意到了温度变化对金属比热容的影响。
我们发现，在相同温度范围内，金属的比热容基本保持不变。
这说明金属的比热容与温度无关，即金属的比热容是一个常数。
这一结果与热力学理论相符合。
结论：通过本次实验，我们成功测量了铝、铜和铁的比热容，并分析了不同金属比热容的差异。
金属比热容的测量
c1M1
根据牛顿冷却定律有
1 -------- (2)
样t 品1：1
t
a1S1 c1M1
(1
0 )
样品2：2
t
a2 S2 c2M 2
(1
0 )
尺寸相同：S1=S2 环境相同：a1=a2
样品1的冷却
c2
c1
M1 M2
(
t
)1
(
t
)2
速率
(3) 样品2的冷却
速率
二、 实验原理/2.2比热容的测量原理与方法
100%
2、在坐标纸上或计算机作图画出铜的冷却曲线
实验背景
在18世纪，苏格兰的物理学家兼 化学家约瑟夫·布莱克发现质量相同 的不同物质，上升到相同温度所需的 热量不同，而提出了比热容的概念。 几乎任何物质皆可测量比热容，如化 学元素、化合物、合金、溶液，以及 复合材料。
历史上，曾以水的比热容来定义热 量，将1克水升高1度所需的热量定义 为1卡路里。
样品的质量（沧海）
M Cu =4.830g M fe =4.028g M Al 1.500g
样品的质量（丽湖）
M Cu =9.674g M fe =8.602g M Al 3.045g
已知铜的比热容：
Ccu =0.094cal g1 ℃1
三、实验内容
2、测量Cu的温度对时间的冷却规律（按下表的 Nhomakorabea间间隔）
五、实验步骤
4、记录试验样品温度从102℃（数字电压表读数 4.37mV）下降到98℃（数字电压表读数 4.18mV）所需要时间Δt。
5、分别测量铜、铁、铝的温度下降速度，每一样 品重复测量5次。
6、加温到6.5mV。从6.0mV开始，按表格时间记录 电压，做出铜的温度℃~时间t的冷却速率关系。
《金属比热容的测量》课件
添加标题
测量原理：通过测量金属温度变化，计算比热容
测量装置：热电偶、温度计、热电阻等
测量方法：采用热平衡法、热流法等
测量误差：考虑温度测量误差、热传导误差等
PART FOUR
准备实验器材：温度计、热电偶、金属样品、保温杯、热水、冰水等
检查实验器材：确保温度计、热电偶等仪器工作正常，金属样品无破损
PART FIVE
实验数据：记录实验过程中测量的温度、时间、比热容等数据
数据整理：将实验数据整理成表格形式，便于分析和比较
数据分析：对实验数据进行分析，得出结论
数据展示：将分析结果以图表形式展示，如折线图、柱状图等
平均值法：计算所有数据的平均值，用于比较不同实验条件下的数据
方差分析法：计算数据的方差，用于分析实验结果的稳定性和可靠性
汇报人：PPT
PPT,a click to unlimited possibilities
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
影响因素：金属种类、温度、压力等
测量方法：实验法、理论计算法等
比热容：单位质量物质温度升高1℃所需的热量
金属比热容：金属单位质量温度升高1℃所需的热量
比热容是衡量物质吸收或释放热量能力的物理量
PART SIX
实验过程中，必须佩戴防护眼镜和手套
实验过程中，不得随意触摸实验仪器和设备
实验过程中，不得随意移动实验仪器和设备
实验结束后，必须关闭电源和设备，确保安全
温度计误差：选择精度高的温度计，定期校准
测量时间误差：控制测量时间，避免长时间测量导致温度变化
环境温度影响：保持环境温度稳定，避免阳光直射或风吹
准备实验环境：确保实验环境温度适宜，无风、无阳光直射等干扰因素
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
注意事项
取换样品时,用镊子拿取,注意不要烫到手或 碰到电线
加热器下降时注意样品的位置 测量降温时间时，按键动作要迅速，减小 人为计时误差
数据处理要求
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
1、计算出Fe、Al的比热容,并与标准值比较，算出百分比误差 Fe:0.12, Al:0.23cal/(g·℃) (λ换成C) 标准 实验 E 100% 2、在坐标纸上或计算机画出铜的冷却曲线
源（有机玻璃罩和盖都盖好），使样品在样品
室自然冷却。
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验步骤
4.记录试验样品温度从102℃（数字电压 表读数4.37mV）下降到98℃（数字电压 表读数4.18mV）所需要时间Δt。 5. 分别测量铜、铁、铝的温度下降速度， 每一样品重复测量5次。 6. 加温到6.5mV。从6.0mV开始，按表格 时间记录电压，做出铜的温度℃~时间t的 冷却速率关系
(1)
a : 热交换系数
S1 : 散热面积
1 : 样品温度，0环境温度
：常数(强迫对流 = 1,自然对流 = 5 ) 4
2、比热容的测量原理与方法：
Q 与温度下降速率1成正比 t t
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
质量为M1的样品加热后在低温环境冷却：单位时间热量损失
1 Q c1M 1 -------- (2) t t 1 a1S1
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验目的
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
比热容：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，用c 表示，其值随温度而变
化。
利用牛顿冷却规律用比较法测量100℃时金属比热容
测量金属Cu的冷却曲线。
标准参照金属：铜 待求金属：铁、铝
实验原理
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
样品1的降温 速率
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
( ) M 1 t 1 c2 c1 (3) M 2 ( ) 2 t
本实验温度用热电偶测量
已知三个样品的质量：
M Cu =4.830g, M fe =4.028g M Al 1.500g
分别测量100℃时Cu 、Fe、Al的降温速率,即可求用（3）式 算出Fe、Al的比热容 降温速率测量方法：记录样品从102 ℃（4.37mV)降温到 98 ℃(4.18mV)所需要的时间求出 t
样品1：
根据牛顿冷却定律有
t c1M 1 2 a2 S2 样品2： (1 0 ) t c2 M 2
(1 0 )
尺寸相同：S1=S2 环境相同：a1=a2
( ) M 1 t 1 c2 c1 (3) 样品2的降温 M 2 ( ) 速率 2 t
1、牛顿冷却规律：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1700年用实验确定的，在强迫对流时 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。
Q aS1 (1 0 ) t
Q : 单位时间损失的热量 t
实验内容
1、用比较法测量100℃时Fe和Al的比热容
已知三个样品的质量：
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
已知铜的比热容：
M Cu =4.830g, M fe =4.028g M Al 1.500g
Ccu =0.094cal g 1 ℃1
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
2、测量Cu的温度对时间的冷却规律（按下表的时间间隔）
时 间 （S） 0 15 30 45 60 75 90 105
6.00 电压 （mV） 时 间 （S） 电压 （mV） 125 150 200 250 300 400 500 600
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验内容
样品 Fe、Cu和Al。
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验仪器
杜瓦 瓶
电烙铁
热电势
时间 防护罩
样品室
目的 原理 仪器 步骤 报告要求
实验步骤
1.Leabharlann 2.短接调零数字电压表（每换一次材料都调）。
按实验要求连接好加热仪和热电偶测试仪。
3.
将实验样品套在容器内的热电偶上，不盖有机
玻璃盖，下降实验架，使电烙铁全套在样品上
给样品加热。把样品加热到约131℃（数字电压
表读数6.00mV）时，断开加热开关。上升加热
标准
目的 原理 仪器 步骤 报告要求