實驗8冷卻法測金屬比熱容

實驗8冷卻法測金屬比熱容

-73-試驗八冷卻法測量金屬的比熱容用冷卻法測定金屬或液體的比熱容是量熱學中常用的方法之一。

若己知標準樣品在不同溫度的比熱容,通過作冷卻曲線可測得各種金屬在不同溫度時的比熱容。

熱電偶數字顯示測溫技術是當前生產實際中常用的測試方法,它比一般的溫度計測溫方法有著測量范圍廣,計值精度高,可以自動補償熱電偶的非線性因素等優(yōu)點。

本試驗以銅樣品為標準樣品,而測定鐵、鋁樣品在100或200時的比熱容。

通過試驗了解金屬的冷卻速率和它與環(huán)境之間溫差的關系,以及進行測量的試驗條件。

【試驗目的】把握用冷卻法測定金屬的比熱容,測量鐵、鋁金屬樣品在100或200溫度時的比熱容。

了解金屬的冷卻速率與環(huán)境之間的溫差關系,以及進行測量的試驗條件。

【試驗儀器】4603型冷卻法金屬比熱容測量儀、待測量金屬材料樣品銅、鐵、鋁等【試驗原理】單位質量的物質,其溫度上升1或1所需的熱量稱為該物質的比熱容,其值隨溫度而變化。

將質量為】的金屬樣品加熱后,放到較低溫度的介質例如室溫的空氣中,樣品將會漸漸冷卻。

其單位時間的熱量損失與溫度下降的速率成正比,于是得到下述關系式:8-1式中為該金屬樣品在溫度時的比熱容,孕為金屈樣品在的溫度下降速率,依據冷卻定律有:衛(wèi)=硝-恥8-2△式中為熱交換系數,]為該樣品外表面的面積,為常數,為金屬樣品的溫度,%為四周介質的溫度。

由式81和8-2,可得8-3同理,對質量為比熱容為的另一種金屬樣品,可有同樣的表達式:8-4-74-由式8-3和8-4,可得:11所以52△愛2262-0-75--75-假設兩樣品的外形尺寸都相同例如細小的圓柱體,即=「兩樣品的表面狀況也相同如涂層、色澤等,而四周介質空氣的性質當然也不變,則有于是當四周介質溫度不變即室溫%恒定,兩樣品乂處于相同溫度==時,上式可以簡化為:8-5由于熱電偶的熱電動勢與溫度的關系在同一小溫差范圍內可以看成線性關系,爭為即=所以式15可以簡化為:%際8-6假如已知標準金屬樣品的比熱容、質量;待測樣品的質量及兩樣品在溫度0時冷卻速率之比,就可以求岀待測的金屬材料的比熱容。

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兒種金屬材料的比熱容見下表:-75-100【試驗步驟與要求】。

樣叩熱#偶數字電壓表選取長度、直徑、表面光滑度盡可能相同的三種金屬樣品銅、鐵、鋁用物理天平秤出它們的質量,再依據1一特點,把它們區(qū)分開來。

使熱電偶端的銅導線與數字表的正端相連;冷端銅導線與數字表的負端相連。

當樣品加熱到150時,切斷電源移去加熱源,樣品連續(xù)安放在與外界基本隔絕的有機玻璃圓筒內自然冷卻筒口須蓋上蓋子,記錄樣品的冷卻速率―^00△方法:記錄數字電壓表上示值約從耳降到瓦所需的時間卜,從而計算寺人。

按鐵、銅、鋁的次序,分別測量其溫度下降速度,每一樣品應重復測量6次。

注怠:1儀器的加熱指示燈亮,表示正在加熱;假如連接線未連好或加熱溫度過高-78-試驗八冷卻法測量金屬的比熱容超過20導致自動愛護時,指示燈不亮。

升到指定溫度后,應切斷加熱電源。

2測量降溫時間時,按“計時”或“暫?！卑粹o應快速、精確?????,以減小人為計時誤差。

3加熱裝置向下移動時,動作要慢,應留意要使被測樣品垂直放置,以使加熱裝置能完全套入被測樣品。

鐵:數據記錄、處理與分析鋁:33=△數樣品、123456平均值樣品質量:=;尸。

=;1=熱電偶冷端溫度:樣品由下降到艮所需時間單位為以銅為標準:5=屯=009402_3=【預思索題】比熱容的定義是什么單位是什么為什么試驗應當在防風筒即樣品室中進行【課后題】,并在圖紙上繪出冷卻曲線,如何求出它們在同一溫度點的冷卻速率試驗八冷卻法測量金屬的比熱容-77-【附錄】一、4603型金屬比熱容測定儀介紹與使用說明本試驗裝置由加熱儀和測試儀組成。

加熱儀的加熱裝置可通過調整手輪自由升降。

被測樣品安放在有較大容量的防風圓筒即樣品室內的底座上,測溫熱電偶放置于被測樣品內的小孔中。

當加熱裝置向下移動究竟后,對被測樣品進行加熱;樣品需要降溫時則將加熱裝置移上。

儀器內設有自動掌握限溫裝置,防止因長期不切斷加熱電源而引起溫度不斷上升。

測量試樣溫度釆用常用的銅一康銅做成的熱電偶,將熱電偶的冷端置于冰水混合物中,帶有測量扁義的一端接到測試儀的“輸入”端。

熱電勢差的二次儀表由高靈敏、高精度、低漂移的放大器放大加上滿量程為20的三位半數字電壓表組成。

這樣當冷端為冰點時,由數字電壓表顯示的數查表即可換算成對應待測溫度值。

試驗八冷卻法測量金屬的比熱容-78-圖8-24603型金屬比熱容測定儀測試儀試驗八冷卻法測量金屬的比熱容-78-二、銅一康銅熱電偶分