3固体比热容的测定冷却法.docx

实验三、固体比热容的测定（冷却法）
一、实验目的
掌握用冷却法测金属的比热
二、实验仪器
铝盘、铜盘、金属比热容测量装置、热学综合实验仪
三、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，测量物质的比热容一般有混合法，冷却法和电热法三种。对良导体，一般采用冷却法。
将质量为m1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（由于金属样品的直径和长度都较小，而导热性能又很好，所以可认为样品各处的温度相同）Q=cm(t1-t2)由此到下述关系式：
①
式中C1为该金属样品在温度θ1时的比热容，为金属样品在温度θ1时的温度下降速率，根据牛顿冷却定律有：
②
式中1为热交换系数，S1为该样品外表面的面积，n为与圆周介质的状况有关的系数，θ1为金属样品的温度，θ0为周围介质的温度，由式①和式②，可得：
③
同理，对质量为m2，比热容为c2的另一种金属样品，同样有：
④
由式③和式④，可得：
c2=c1
如果两样品的形状和尺寸都相同，即S1=S2，两样品表面状况也相同（如涂层，色泽等），而周围采用同样的介质（空气），则有1=2，两样品又处于相同温度θ1=θ2=θ时，上式简化为：
如果已知标准金属样品的比热容c1，质量m1，待测样品的质量m2及两样品在温度θ时的温度下降速率和，就可求得待测金属的比热容c2。
已知铜在50℃时的比热容为：c=393J/（kg℃）
四、实验内容与步骤
内容：测量铝在50℃时的比热容。
步骤：
1．安装实验装置，并加热加热盘65℃。
如图安好实验装置，连接电缆线到实验仪，打开综合实验仪电源开关，
温度指示选择开关旋至“设定温度”
（图1）
档，设定加热盘温度为65℃，打开加热开关，加热加热盘，温度指示选择开关旋至“加热盘温度”档，加热加热盘温度至设定温度。
2．测量铝在50℃时的自然冷却速率
关闭加热开关，移去加热盘，温度指示选择开关旋至“散热盘温度”档。当散热盘温度为55℃时，开始计时，每隔一分钟记录一次散热盘温度，直到散热盘温度降到45℃为止。
3．同样方法测量标准铜盘在相同条件下50℃时的自然冷却速率。
4．测量，铜盘、铝盘的质量。
（图2）
五、数据处理
1．在坐标系上作出冷却曲线，求出铝50℃时的冷却速率。如图3
=
2．作铜的冷却曲线，求出铜在50℃时的冷却速率。
3．求出铝在50℃时的比热容。℃

（图3）
附：热实综合实验仪主要技术性能指标
1．额定电压：220V，50Hz
2．额定功率：60W
3．恒温范围：40.0—120.0℃
4．±0.1℃
5．测温精度：±0.2℃