冷卻法測金屬比熱容

冷卻法測金屬比熱容第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用冷卻法測量金屬比熱容。加深對比熱容、冷卻定律的理解。掌握熱電偶測量溫度的原理與方法。第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗原理單位質(zhì)量的物質(zhì)，其溫度升高1K（1℃）所需的熱量叫做該物質(zhì)的比熱容，其值隨溫度而變化。

國際單位：J/(kg·K)常用單位：cal/(kg·℃)、J/(kg·℃)、cal/(g·℃)第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)冷卻定律，樣品因?qū)α鞫鴵p失的熱量為：

熱交換系數(shù)樣品外表面積樣品溫度環(huán)境溫度常數(shù)強(qiáng)迫對流為1，自然對流為1.25第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月牛頓冷卻定律-降溫方程:這是一個關(guān)于時間的一階常微分方程。第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月對另外一金屬有：兩式相比，整理有：第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月如果兩樣品形狀尺寸相同，兩樣品表面狀況相同，周圍環(huán)境相同，那么，當(dāng)周圍介質(zhì)溫度不變（即室溫恒定而樣品又處于相同溫度時），上式可以簡化為：如果已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的比熱容c1、質(zhì)量M1；待測樣品的質(zhì)量M2及兩樣品在溫度θ時冷卻速率之比，就可以求出待測的金屬材料的比熱容c2。第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月測量樣品（Fe和Al）在100℃時的比熱容。實驗內(nèi)容FeCuAl第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗儀器防護(hù)罩杜瓦瓶電烙鐵樣品室熱電勢時間第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗步驟短接數(shù)字電壓表輸入接線柱，調(diào)零數(shù)字電壓表。按實驗要求連接好加熱儀和熱電偶測試儀。將實驗樣品套在容器內(nèi)的熱電偶上，蓋上有機(jī)玻璃蓋，下降實驗架，使電烙鐵套在樣品上給樣品加熱。把樣品加熱到200℃（數(shù)字電壓表讀數(shù)8.20mV）時，斷開加熱開關(guān)。移去加熱源，使樣品在樣品室自然冷卻。第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月記錄試驗樣品溫度從102℃（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.37mV）下降到98℃（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.18mV）所需要時間Δt?？砂磋F、銅、鋁的次序，分別測量其溫度下降速度，每一樣品重復(fù)測量5次。實驗步驟第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項取換樣品時,用鑷子拿取,注意不要燙到手或電線加熱器下降時注意樣品的位置測量降溫時間時，按鍵動作要迅速，減小人為計時誤差第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)記錄12345FeCuAl樣品從102℃（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.37mV）下降到98℃（數(shù)字電壓表讀數(shù)4.18mV）所需要時間Δt:樣品次數(shù)時間已知樣品質(zhì)量：Mcu=4.830gMFe=4.028gMAl=1.500g100℃時銅的比熱：ccu=0.094cal/(g·℃)第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)處理對△t取平均值，△θ=4℃，分別計算100℃附近Fe、Cu、Al的降溫速率根據(jù)式（12-6），計算Fe、Al的比熱容。第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題比熱容的定義是什么？單位是什么？根據(jù)式（12-6），測量比熱容的條件是什么？第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月謝謝！第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月附錄第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月—熱電偶測溫原理：

熱電偶是利用溫差電效應(yīng)制成的測溫元件，它是由兩種不同的金屬焊接而成的回路。當(dāng)兩接點a、b的溫度不同時，在閉合回路中會產(chǎn)生電動勢，該電動勢稱為溫差電動勢ε。

熱電偶測溫原理圖

詳細(xì)介紹第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（See－back）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)。熱電偶原理圖TT0AB熱電偶回路中所產(chǎn)生的電動勢，叫熱電勢。熱電勢由兩部分組成，即溫差電勢和接觸電勢。熱端自由端第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1.接觸電勢+ABTeAB(T)-接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月AeA(T,To)ToT2.溫差電勢第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱電偶回路熱電勢只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長度、粗細(xì)無關(guān)。導(dǎo)體材料確定后，熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差。為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定（一般保持0）。第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月把熱電偶的參比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個連接點短路，必須把連接點分別置于兩個玻璃試管里，浸入同一冰點槽，使相互絕緣。mVABA’B’TCC’儀表銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點槽冰水溶液T0第24頁，課件共25頁，