实验10固体比热容的测量 比热容是物质物理性质的重婴参量，它是单位质量的某种物质温度改变1K时吸收或放 出的热量，常记为C。物质的比热容在研究物质结构、确定相变、鉴定物质纯度等方面起若 重要作用。山于物体间的热交换比较复杂，往往用纯理论方法无法解决，而用实验方法则比 较容易解决。目前测量物质比热容的方法有混合法、冷却法、物态变化法、电流量热法。 不管用哪种方法，都必须遵循两条原则 一是保持系统为孤立系统，即系统与外界没有 热交换：二是只有当系统达到热半衡时，温度的测量才有意义。这样测量又极为重要。比热 容随温度的变化，是了解物质分子能量最直接的途径，特别是低温物质，在现代物甲学中是 非常引人关注的 一、实验目的 1.掌握基本的量热方法 一电热法，冷却法测定金属的比热容： 2.利用铜样品为标准样品，测定铁、铝样品在所规定的温度时的比热容。 二、实验原理 温度不同的物体混合之后，热量从高温物体传给低温物体。若在混合过程中，与外界无 热量交换，最后将达到一个稳定的平衡温度。这期间，高温物体成出的热量等于低温物体吸 收的热量，此称为热半衡原理。 单位质量的某物质，其温度升高1℃所需要的热量叫做该物质的比热容，其值随温度的 变化而变化。其单位时间的热量损失与温度下降的速率成正比，于是有： AQ-CM,AO A 八1 根据冷却定伸有：40=4，S,(0-0,)” △ CM,A0-as,(0-0.) △1 △0 C为样品在日温度下时的比热容，△1为金属样品在温度为日时温度下降速度，4为热 交换系数，S为样品外面的面积，月为样品的温度，。为周田介质的温度。 同理：对质量为M2,比热容为C2的另一种金属样品，可有同样的表达式， C.M2 △0 =aS2(02-0) 山此可得 △0 a,S202-0)" C2=C, M,A0as,0-0, △1， 如果两样品的形状大小相同S,=S2,△8=△8，41=a 则有
4,4g C2=C] 从， △3 已知样品的比热容C,则可以求待测金属在此温度下的比热容 三、实验仪器 量热器、温度计(2支，1/10C),物甲天平，秒表、安培计(0.5级，0一2A),伏 特计(0.5级0一15v),加热器，直流稳压电源，变阻器，待测物，小圆简，蒸馏水，加热 誉（用一段细的电阻丝穿在一片塑料薄膜上，上下加一层薄膜绝缘）。 DH4603型金属比热容测定仪 本实验装咒山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山升降。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。仪器内设有自动控制限温装，防止因长期不切断加热电源而引起温度不断升高 主要技术特点： 1.通过实验了解金属的冷却速率并日测量金属的比热容，了解它与环境之间温差的关 系，以及进行测量的实验条件： 2.本实验以铜样品为标准样品，测定铁、铝样品在不同温度时的比热容。 主要技术参数及性能： 1.三种被测样品：铜、佚、钻： 2.数宁毫伏表：0-20mV,分期率0.01mV 3.计时秒表0一999.99s 分辨率0.01s: 4.测量准确度：5% 四、实验内容及步绿 1.电热法测定金属的比热容 (1)选取样品，样品的长度，直径，表面光洁度尽可能相同： (2)打开仪器，将仪器的电压示值调零（热端和冷端都在空气中） (3)正确放置热端和冷端，将金属样品放置在用应位置放好： (4)打开热源，给样品九热个150℃后，断开热源： (5)温度降全102C时开始计时，全98℃时停止计时，记录数据： (6)每种样品重复测量5次，将测量结果填入表1中， 2.冷却法测定金属的比热溶 重复上述步绿。待样品川热到150C时，切断电源移去加热源，盖上盖子，使样品自然 冷却。待样品温度下降到某一特定温度时记下器时温度值，依次记录，填入表2中。将记录 的数据标在坐标纸上，做出T-冷却速率曲线。总结曲线特性，分机冷却速率与样品-环境 温差的关系。 五、实验数据记录与处理 1.特定温度下(T=100C)的金属比热容的测量 备注：样品质量Mcu=g:ME= g:MAL= 以铜为标准Cc=0.0940cal(g.K)计算Fe、A的比热容。 表1电热法测定金属的比热剂
次数 Ai U,(△f) 样品 F 2.金属冷却速率曲线描绘 表2冷却法测定金属的比热容 样品冷时间 温度℃ 热电势l 令却时间《s) Cu Fe 120 5.23 110 《75 100 4.23 3.81 80 3.36 70 2.91 60 2.47 50 2.04 根据表2记录数据，以温度为纵轴、冷却时间为横轴做出二种金属的冷却速率曲线并 分析它们与环境之间温差的关系 六、思考题 1.如何根据冷却速率曲线求出样品在某一温度下的冷却速率？ 2.设计实验方案测量AL在70C时的比热容， 3.混合法的理论根据是什么？ 4.若采用先加热金属块，再投人低于室温的水中混合的方法，实验应怎样设计和进行 操作？ 5.如果混合前金屈块和水的温度都在变化，其初温怎样测量？出现这种情况对实验有 何影响？应怎样避免？ 七、注意事项 1.测量降温时间时，按“计时”或“暂停”按钮应迅速、准确，以减小人为计时误差。 2.加热教胃向下移动时，动作要慢，应注意要使被测样品垂直放骨，以使加热教胃能
完全套入被测样品 附录：铜一康铜热电偶分度表 温度0 1 2 3 4 0 40 -l475 -1.510 -1.544 -1.579 -l.614 .68 1.68 l.717 l.75 78 1.121 -1.157 -1.192 -1,22 1.263 -1.299 -1.334 -1.370 1.405 1.440 -20 0.75 -0.794 -0.830 -0.86 -0.903 -0.90 1.01 -1.049 -1.085 -10 0,42 -045 0,49 0.534 0.57 0.64 0039 0.07 0.11 0.154 0.19 0.26 A) 0 0.07 0000 1.15 20 2 幼 6.954 7.05 7.106 8079 8.757 55E 9.659 9.767 10.198 1.128 11.290 11.345 1401 11.450 11.566 1.622 11.677 11.733 11.788 11.844 11.900 11.956 实验11 空气比热容比的测量
气公的比热容比￥（又称绝热指数）是一个币要的热力学参量，经常出现在执力学方程 中。测量y的方法有多种，绝热膨胀测量是一种币要的方法。传统的比热容比实验大多是利 用开口U型水银压力计或水压力计测量气体的压强，用水银温度计测量温度，测量结果较 为相略，实验误差大。本实验采用的是高精度、高灵敏度的硅压力传感器和电流型集成温度 传感器分别测量气体的压强和温度，克服了原有实验的不足，实验时能史明显地观察分析热 力学现象，实验结果较为准确。 一、实验目的 1.学习用绝热膨胀法测量空气的比热容比y: 2.观察和分析热力学系统的状态和过程特征，竿握实现等值过程的方法； 3.了解硅压力传感誉和电流型集成温度传感器的工作原理，掌握其使用方法 二、实验原理 1,测量比热容比的原理 气体受热过程不同，比热容也不同。气体等容及等压过程的比热容分别称为定容比热容 C,和定压比热容C。·定容比热容是将1kg气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升 高]C时所需的热量：而定压比热容则是将1kg气体在保持压强不变的情况下加热，当其温 度升高1C时所需的热量。显然，后者山于要对外作功而大于前者，即C,>C,。 气体的比热容比Y定义为定压比热容C。和定容比热容C,之比，即 (1) 测量Y的实验装骨如图1所 示我们以贮气瓶内空气作为研究 的热力学系统，进行如下实验过 888888888 程。 ()首先打开放气活塞2，贮 08g 气瓶与大气相通，再关闭放气活塞 2,瓶内充满与周田空气同温同压 数字电压表 的气体。 1-气活塞：2-放气活：3-AD590: (2)打开进气活塞1，用充气 4气体压力传感器：5-704胶粘剂 球向瓶内打气，充入一定量的气 图1实验装置简图 体，然后关闭进气活塞1。此时瓶 内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度（室温）兴