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1、精选优质文档-倾情为你奉上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（）应与温度下降速率成正比，由此到下述关系式： 式中为该金属样品在温度时的比热容，为金属样品在温度时的温度下降速率，根据冷却定
2、律有： 式中，为热交换系数，为该样品外表面的面积，为常数，为为金属样品的温度，为周围介质的温度。由式和，可得： 同理，对质量为，比热容为的另一种金属样品，有： 由式和式，可得：如果两样品的形状尺寸都相同，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，而样品又处于相同温度=)时，上式可以简化为: 如果已知标准金属样品的比热容，质量，待测样品的质量及两样品在温度时冷却速率之比和，就可求得待测金属的比热容。已知铜在100时的比热容为：【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
3、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，把它们区别开来。（2）使热电偶的铜导线与数字表的正端相连，冷端铜导线与数字表的负端相连。当数字电压表读数为某一定值即200（8.59.5mV）时，切断加热电源移去加热源，样品继续放在有机玻璃圆筒内自然冷却。当温度降到接近102时开始记录，测量样品从102降到98所需要的时间。每种样品重复测量5次。【实验数据】样品质量：12.606; 10.902; 3.990 。热电偶冷端温度：=0 。样品由102下降到98所需时间(单位为) 次数样品12345平均值Fe 17.0417.1617.8517.4117.521
4、7.396Cu 16.4116.4415.9916.3716.4416.33Al 9.949.9110.4110.2510.0010.102以铜为标准：铁： 铝： 【误差分析】查资料得Fe在100C下的比热容为实验误差系数Al在100C下的比热容为实验误差系数对误差产生的原因估计有：1.计时造成的误差：通过肉眼判断计时开始与结束的时间，不够精确，存在误差2.室温变化造成的误差：实验中要求室温不变，但随着金属不断放热，室温很可能会升高，则室温从升高到，查阅资料，比热容的计算式应修改成，其中为常数，且，使测量值比实际值偏大，但实际情况却为偏小，说明室温变化较小，其他误差占主导因素。3. 热电偶冷端温度的变化：由于未及时向冷端加入冰块，使得冷端温度有少许升高，从而导致测量所得时间偏大4. 金属比热容测量仪的传感器响应时间可能存在少量误差专心-专注-专业