实验冷却法测定金属比热容
冷却法测金属比热容冷却曲线
冷却法测金属比热容冷却曲线冷却法测金属比热容冷却曲线一、引言在金属材料的研究领域中，比热容是一个重要的物理学参数。
它描述了单位质量的物质升温1摄氏度所需要吸收的热量，因此对于热工学和材料科学至关重要。
近年来，冷却法测金属比热容的方法备受关注。
它通过测量金属材料冷却过程中温度的变化来获得金属的比热容冷却曲线，为研究金属热学性质提供了一种新的途径。
二、冷却法测金属比热容的原理1. 冷却法测金属比热容的基本原理冷却法测金属比热容是通过测量金属材料冷却过程中温度的变化来计算金属的比热容。
在进行实验前，首先将金属样品加热至一定温度，然后迅速取出并置于恒温环境中进行冷却。
在冷却过程中，利用热敏电阻或红外线测温仪等设备测量金属样品的表面温度变化，得到温度随时间的曲线。
2. 求解金属比热容冷却曲线根据金属比热容的定义，可以利用热学公式对冷却过程中的温度变化进行分析。
结合传热学和热学理论，通过数学建模对冷却过程中的温度变化进行拟合，从而得到金属的比热容冷却曲线。
这一曲线可以反映金属材料的热学性质和热传导行为，为材料研究和工程应用提供了重要参考。
三、冷却法测金属比热容的优势1. 非破坏性测量与传统的比热容测量方法相比，冷却法测金属比热容具有非破坏性的特点。
它不需要破坏性取样，能够对材料进行连续、实时监测，为金属材料的研究提供了更多可能。
2. 高灵敏度和快速响应冷却法测金属比热容采用温度传感器实时监测温度变化，因此具有高灵敏度和快速响应的特点。
可以对金属材料的微小热学变化进行敏感检测，有助于揭示金属材料的微观热学特性。
四、个人观点与展望通过冷却法测金属比热容，我们可以更加全面地了解金属材料的热学性质，为材料加工、应用和性能改进提供重要参考。
未来，随着实验技术和数学建模方法的进一步完善，冷却法测金属比热容将在金属材料研究领域发挥更大的作用。
总结冷却法测金属比热容是一种新兴的金属材料热学性质测量方法，具有非破坏性、高灵敏度和快速响应的特点。
冷却法测定金属比热容的实验原理
冷却法测定金属比热容的实验原理
冷却法测定金属比热容的实验原理基于牛顿冷却定律。
这个定律描述了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。
具体来说，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，比例系数称为热传递系数。
在冷却法测定金属比热容的实验中，这个原理被用来测量金属的比热容。
实验中，待测量的金属样品会经历温度的变化，并通过与周围环境的热交换来达到热平衡。
通过测量样品在不同温度下的冷却速率，可以计算出金属的比热容。
为了进行这样的实验，需要使用一些专门的实验仪器，如DH4603型冷却法金属比热容测量仪。
此外，还需要准备待测量金属材料样品（如铜、铁、铝等）。
以上信息仅供参考，建议查阅物理书籍或咨询物理老师获取更准确的信息。
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。
冷却法测量金属的比热容【精选】
冷却法测量金属的比热容(FB312型冷却法金属比热容测量仪)
2
实
验
讲
义
【实验内容】
．用铜一康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电势采用温漂极小的放大器和三位半数字
电压表，经信号放大后输入数字电压表，显示的满量程为，读出的mV 20表即可方便地换算成温度值。
．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 。
再根据这一特点，把它们区分开来。
0M CU Fe Al M M M >>．把热电偶的热端与冷端分别与数字表的正、负端相连。
当数字电压表读数为某一定值
即毫伏指示)，切断加热电源并移开加热源，样品继续安放在有机
mV 14.8员的活部这一年识的部委成员。
拔优秀的成员，组本工作的开展 ，在生
活，安全，卫生等诸适应，寝室的清洁卫生做不好等等，基于此，在新生入校报名门针对大一新生的综合知识讲座。
在尽快溶入到大学生活之中。
生活部要继续系广泛收集同学们对学校饮食，安全方面的相堂就餐难问题，基于此我们决定开展“自觉回极于食堂方面沟通，提高其工作效率，从而其发展为生活部在各个班级的重要“基层方位检查。
争取形成传统。
从整体提 针对社会上专对学生的不法关的安全方面的信息，协助学部门和老师，并及时传优良形象。
（重点工作，我部势，积极协我们一内容。
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=。
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=。
冷却法测量金属比热容实验报告
冷却法测量金属比热容实验报告冷却法测量金属比热容实验报告引言：金属比热容是描述金属物质热量储存能力的重要物理量之一。
测量金属比热容的方法有很多种，其中冷却法是一种常用且简便的方法。
本实验旨在通过冷却法测量不同金属的比热容，并分析实验结果。
实验原理：冷却法测量金属比热容是基于热平衡原理的。
当一个金属样品与热源接触时，会发生热传导，使金属样品的温度升高。
当金属样品与冷却介质接触时，会发生热传导，使金属样品的温度降低。
根据热平衡原理，当金属样品与冷却介质达到热平衡时，它们的温度将相等。
通过测量金属样品和冷却介质的温度变化，可以计算出金属的比热容。
实验步骤：1. 准备实验装置：将金属样品（例如铜、铝、铁等）加热至一定温度，然后迅速放入冷却介质（例如水）中。
2. 测量金属样品和冷却介质的温度变化：使用温度计分别测量金属样品和冷却介质的温度，记录下它们的初始温度和每隔一段时间的温度变化。
3. 计算金属的比热容：根据实验数据，利用公式Q = mcΔT，其中Q为金属的热量，m为金属的质量，c为金属的比热容，ΔT为金属的温度变化，可以计算出金属的比热容。
实验结果与分析：在本实验中，我们选择了铜、铝和铁作为金属样品进行测量。
通过实验数据的记录和计算，我们得到了它们的比热容。
铜的比热容为XXX J/(kg·℃)，铝的比热容为XXX J/(kg·℃)，铁的比热容为XXXJ/(kg·℃)。
通过对比不同金属的比热容，我们可以发现它们之间存在一定的差异。
这是由于金属的内部结构和原子间的相互作用不同所导致的。
比热容较大的金属在吸收相同热量时，温度上升较慢，热量储存能力较强。
而比热容较小的金属在吸收相同热量时，温度上升较快，热量储存能力较弱。
此外，我们还可以通过比热容的测量结果来推断金属样品的纯度。
由于杂质的存在会影响金属的比热容，所以比热容较接近理论值的金属样品通常具有较高的纯度。
实验误差与改进：在实验过程中，由于测量仪器的精度限制、环境温度的变化等因素，可能会引入一定的误差。
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：
- 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)。
实验 冷却法测定金属比热容
专业___________________ 学号___________________ 姓名___________________
一、预习要点
1. 了解冷却定律以及冷却法测量金属比热容的实验原理和计算方法；
2. 熟悉掌握金属比热容测量仪的使用方法及测量结构示意图；
3. 在课前写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。
二、实验内容
1. 用天平称出（铜、铁、铝）三种实验样品的质量，填入表1上方；三种实验样品可根据质量大小区分（Cu m >Fe m >Al m ）；
2. 打开电源，注意调零数字电压表，并连接各仪器导线；
3. 测量铁和铝在100℃时的比热容：
(1) 将铜样品套在容器内的热电偶上，调节支架上的旋钮，下降实验架，使电烙铁套于样品上，开启加热开关；用铜—康铜热电偶测量实验样品的温度，当电压表读数超过5.00mV 时，断开加热开关，上升加热支架；让样品继续安放在与外界基本隔绝的防风容器内自然冷却（容器必须盖上盖子）；
(2) 冷却过程中，观察比热容测量仪中的电压值，当电压表显示为4.37mV 时（此时样品温度为102 ℃），迅速按下时间指示下方的“起动/停止”按钮；一段时间后，当电压表显示为4.18mV 时（此时样品温度为98 ℃），再次迅速按下 “起动/停止”按钮；记录此时仪器上显示的时间，即为样品降温所需要的时间1t ∆；
(3) 重复以上步骤(1)、(2)，再次测量铜样品的降温时间2t ∆、3t ∆，填入表1；
(4) 重复以上步骤(1)、(2)、(3)，测量铁和铝样品的降温时间1t ∆、2t ∆、3t ∆，填入表1；
4. 测量金属的冷却规律：
(1) 选取两种样品，重复第3点中第(1)步；
(2) 冷却过程中，当电压表显示为4.37mV 时，迅速按下 “起动/停止”按钮；每隔5秒，记录电压表的读数V ，填入表2； 三、实验注意事项
1. 加热装置向下移动时，动作要慢，应注意要使被测样品垂直放置，以使加热装置能完全套入被测样品。
2. 样品冷却时，电压表的读数跳变会比较大（比如：4.39mV 直接跳到4.36mV ），要注意把握，记录数据时动作要敏捷，以免错过合适的测量点，以减少误差。
3. 降温测量时，间隔测量时间较短，应迅速、准确，以减小人为计时误差。
4. 加热后样品烫手，勿用手触摸以免烫伤手指，使用镊子夹取样品。
四、原始数据记录表格
成绩__________ 教师签字_______________组号________ 同组人姓名____________________ 样品质量：Cu m =__________g ，Fe m =_________g ， Al m =_________g 。
表1 数据记录（样品由102 ℃ 下降到98 ℃ 所需要的时间t ∆）
表2 数据记录（样品自然冷却，每隔5秒钟记录电压值）
五、数据处理要求
计算步骤写在实验报告纸上；并需要将具体的数据带入公式，只有公式和结果不得分；
1. 以铜为标准：()10.3929 J/g C cu C C ==⋅o
，根据表
1 的数据，计算铁、铝的比热容；
因为各样品的温度下降范围相同(△θ=102℃-98℃=4℃)所以比热容计算公式可以简化为： ()()11Cu Cu Cu
M t C C M t ⋅∆=⋅⋅∆2
金属2金属2金属（M 为待测样品Fe ，Al 质量）。
2. 根据表1数据求出Cu 、Fe 、Al 的0.01s t A B σσσ∆===；
注意将以上计算结果填入表1中；
3. 根据表2数据，用Excel 绘出两种样品的冷却曲线图（V t -曲线）；其中横坐标为时间()s T ，纵
坐标为电压值()mv V ，打印好贴在实验报告纸的第3页。
六、思考题
1. 质量相同、温度相同的铁块和铜块，放出相同的热量后，它们互相接触后，热量将在两者之间
如何传递？同样是质量相同、温度相同的铁块和铜块，吸收相同的热量后，它们互相接触后，热量将在两者之间如何传递？并用比热容的概念一一进行解释。
2. 试用比热容的概念来解释城市热岛效应？
3. 分析实验过程中引起本实验的误差因素有哪些？应如何消除？（提示：室温，冷端温度，热电偶，
计时等方面）。