C,M,.0=a,s,旧，-0m △t (4) 由上式(3)和(4)，可得 C2M,4 At =a,s202-0)m CM,.4 a1s,(61-0o)m △t 所以 M,.4 At -·a2s2(62-0o)m C2=C,· M,.a0,a,s6,-0o小m At 如果两样品的形状尺寸都相同，即S1三S2:两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a1=a2。于是当周围 介质温度不变（即室温日。恒定而样品又处于相同温度0，-02=0）时，上式可以 简化为： C2=C,· M0 M贺 (5) 如果已知标准金属样品的比热容C,质量M,:待测样品的质量M2及两样品在温度0 时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容C,。几种金属材料的比热 容见表1。 表1 、比热容 C.(Cal/g●C) C(Cal/g·C) Ca.(Cal/g·c) 温度(C) 100C 0.110 0.230 0.0940 【实验仪器】 B312型冷却法金属比热容测量仪。由测试仪与测试架组成，见图1
5 a s ( ) m t C M 2 2 2 0 2 2 2 = • • − • • • （4） 由上式（3）和（4），可得： ( ) a s ( ) m a s m t C M t C M 1 1 1 0 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2 • • − • • • − • = • • • • 所以 ( ) a s ( ) m t M a s m t M C C 1 1 1 0 2 2 2 2 2 0 1 1 2 1 • • • − • • • • • − • • = • 如果两样品的形状尺寸都相同，即 1 2 s = s ；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 1 2 a = a 。于是当周围 介质温度不变（即室温 0 恒定而样品又处于相同温度 0 1 − 2 = ）时，上式可以 简化为： 2 1 1 2 2 1 ) t M ( ) t M ( C C • • = • （5） 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 时冷却速率之比，就可以求出待测的金属材料的比热容 C2 。几种金属材料的比热 容见表 1。 表 1 比热容 温度( C ) C (Cal/ g C) Fe • C (Cal/ g C) Al • C (Cal/ g C) Cu • 100 C 0.110 0.230 0.0940 【实验仪器】 FB312 型冷却法金属比热容测量仪。由测试仪与测试架组成，见图 1
【实验内容】 1.用铜一康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电势采用温漂极小的放大器和三位 半数字电压表，经信号放大后输入数字电压表，显示的满量程为20mV,读出的mV 数通过查表即可方便地换算成温度值。 2.选取长度、直径、表面光洁度尽可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M。。再根据Ma>M。>M这一特点，把 它们区分开来。 3.“热电偶信号输出插座”与测试仪表的“信号输入”端用专用导线连接，热电 偶冷端插入装有冰水混合物的容器中，测试仪表的“加热电源输出”、“超温指示” 与接线盒上的两插座用专用导线连接。 E2型冷却陆金屋比格密到量议化起清体仅有单套司 0000a 0000- 图中：1一升降调节手轮2一接线盒3一防护罩4一加热元件5一铜管6一容 器盖7一防风容器8一待测金属棒9一热电偶10一基座11一热电偶信号输 出插座12一升降齿杆 图1 4.在基座上插入待测样品（样品的中心孔应插入热电偶），然后转动升降调节手轮 使整个加热装置下降并使铜管套入待测样品。 5.开启测试仪电源，将“加热选择”开关置于“Ⅱ”档，开始加热，并观察电压 表的变化值，如电压值为4.257mV时，表示其加热温度已达到120℃，然后将“加 热选择”开关置于“断”档，转动升降调节手轮使整个加热装置上升，让待测样品在
6 【实验内容】 1．用铜一康铜热电偶测量温度，而热电偶的热电势采用温漂极小的放大器和三位 半数字电压表，经信号放大后输入数字电压表，显示的满量程为 20mV ，读出的 mV 数通过查表即可方便地换算成温度值。 2．选取长度、直径、表面光洁度尽可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 M0 。再根据 MCU MFe MAl 这一特点，把 它们区分开来。 3．“热电偶信号输出插座”与测试仪表的“信号输入”端用专用导线连接，热电 偶冷端插入装有冰水混合物的容器中，测试仪表的“加热电源输出”、“超温指示” 与接线盒上的两插座用专用导线连接。 图中：1—升降调节手轮 2—接线盒 3—防护罩 4—加热元件 5—铜管 6—容 器盖 7—防风容器 8—待测金属棒 9—热电偶 10—基座 11—热电偶信号输 出插座 12—升降齿杆 图 1 4. 在基座上插入待测样品（样品的中心孔应插入热电偶），然后转动升降调节手轮 使整个加热装置下降并使铜管套入待测样品。 5. 开启测试仪电源，将“加热选择”开关置于“Ⅱ”档，开始加热，并观察电压 表的变化值，如电压值为 4.257mV 时，表示其加热温度已达到 120℃，然后将“加 热选择”开关置于“断”档，转动升降调节手轮使整个加热装置上升,让待测样品在
防风容器内自然冷却（一般容器不宜加盖，有利于保证不同样品降温时散热条件基 本一致，避免引起附加测量误差。但若实验室内因电风扇造成空气流速过快，则应 加上容器盖子，防止空气对流造成散热时间的改变)。例：当温度降到接近102℃时 开始按下“计时”按纽，记录测量样品从102C下降到98℃所需要时间△t。。一般 可按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品得重复测量5次。因 为各样品的温度下降范围相同（△0=102C-98℃=4C),所以公式(5）可以简 化为： C2=C1· M·(△t)2 M2·(△t), (6) 【实验数据及处理】 样品质量分别为： Mo= _g,Mre= _g,M= 热电偶冷端温度： 样品温度从102℃下降到98℃所需时间（单位为5） 表2 次数 2 3 4 5 平均值△t 样品 Fe Cu 以铜为标准：C,=Cc.=0.0940Cal/(g●C),计算铁和铝材料100℃的比 热容。 【思考题】 为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 测量三种金属的冷却速率，并在图纸上绘出冷却曲线，如何求出它们在同一温度点 的冷却速率？ 【注意事项】 1.仪器红色指示灯亮，表示连接线未连好或加热温度过高(>200C)已自动保护 2.测量降温时间时，按“计时”或“暂停”按钮动作应迅速、准确，以减小人为 计时误差。 >
7 防风容器内自然冷却（一般容器不宜加盖，有利于保证不同样品降温时散热条件基 本一致，避免引起附加测量误差。但若实验室内因电风扇造成空气流速过快，则应 加上容器盖子，防止空气对流造成散热时间的改变）。例：当温度降到接近 102 C 时 开始按下“计时”按钮，记录测量样品从 102 C 下降到 98C 所需要时间 0 t 。一般 可按铁、铜、铝的次序，分别测量其温度下降速度，每一样品得重复测量 5 次。因 为各样品的温度下降范围相同 ( =102C− 98C = 4C) ，所以公式（5）可以简 化为： 2 1 1 2 2 1 M ( t) M ( t) C C • • = • (6) 【实验数据及处理】 样品质量分别为： M ________g ， M __________g ， M __________g Cu = Fe = Al = 热电偶冷端温度： _________ C 样品温度从 102 C 下降到 98C 所需时间（单位为 s ） 表 2 次数 样品 1 2 3 4 5 平均值 t FeCuAl 以铜为标准： C1 = CCu = 0.0940Cal（/ g •C） ，计算铁和铝材料 100 C 的比 热容。 【思考题】 为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 测量三种金属的冷却速率，并在图纸上绘出冷却曲线，如何求出它们在同一温度点 的冷却速率？ 【注意事项】 1. 仪器红色指示灯亮，表示连接线未连好或加热温度过高 ( 200C) 已自动保护。 2．测量降温时间时，按“计时”或“暂停”按钮动作应迅速、准确，以减小人为 计时误差
【附录一】 FB312型冷却法金属比热容测量仪 本实验装置对加热装置，金属样品室及金属样品的温度的测量和安放上进行改 进和提高。测量试样温度采用常用的铜~康铜做成的热电偶，测量热电势差的二次仪 表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上满量程为20mV(0~19.99m)的三位 半数字电压表组成，当热电偶的冷端为冰点时，由数字电压表显示的mP数即对应 待测温度值。加热装置可自由升降。仪器内设有自动控制限温装置，防止因长期不 切断加热电源而引起温度不断升高。被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品 室内，以使高于室温的样品自然冷却，使测量结果的重复性好，从而减少测量误差， 提高实验准确度。本实验可测量金属从室温至200℃温度时，各种温度时的比热容。 【附录二】 本实验使用的铜-康铜热电偶分度表 由于配方和工艺的不同，实际使用的铜-康铜热电偶在100C温度时（自由端温 度为0℃)，输出的温差电动势一般为4.0~4.3mV之间（例如国标铜-康铜有一种规 格为4.277mV)。本仪器使用的热电偶在100℃温度时，输出的温差电动势为 4.072mV。实验时可参考附表数据测量温度，也可自行测量进行定标。 附表 温度012345 6789 000.0380.0760.1140.1520.1900.2280.2660.3040.342 100.3800.4190.4580.4970.5360.5750.614 0.6540.6930.732 200.7720.8110.8500.8890.9290.9691.0081.0481.0881.128 301.1691.2091.2491.2891.3301.3711.411 1.4511.4921.532 401.5731.6141.6551.6961.7371.7781819 1.8601.9011.942 501.9832.0252.0662.1082.1492.1912.232 2.2742.315 2.356 602.398 2.4402.4822.5242.5652.6072.649 2.6912.733 2.775 702.816 2.8582.900 2.9412.983 3.025 3.066 3.108 3.150 3.191 80 3.233 3.275 3.316 3.358 3.400 3.442 3.484 .526 3.568 3.610 90 3.652 3.694 3.736 3.778 3.820 3.862 3.904 3.946 3.988 4.030 100 4.072 4.1154.157 4199 4.242 4285 4.328 4371 4.413 4.456 110 4.499 45434587 46314674 4707 4751 47954839 4883 1204.527
8 【附录一】 FB312 型冷却法金属比热容测量仪 本实验装置对加热装置，金属样品室及金属样品的温度的测量和安放上进行改 进和提高。测量试样温度采用常用的铜~康铜做成的热电偶，测量热电势差的二次仪 表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上满量程为 20mV(0 ~ 19.99mV) 的三位 半数字电压表组成，当热电偶的冷端为冰点时，由数字电压表显示的 mV 数即对应 待测温度值。加热装置可自由升降。仪器内设有自动控制限温装置，防止因长期不 切断加热电源而引起温度不断升高。被测样品安放在有较大容量的防风圆筒即样品 室内，以使高于室温的样品自然冷却，使测量结果的重复性好，从而减少测量误差， 提高实验准确度。本实验可测量金属从室温至 200 C 温度时，各种温度时的比热容。 【附录二】 本实验使用的铜-康铜热电偶分度表 由于配方和工艺的不同，实际使用的铜-康铜热电偶在 100 C 温度时（自由端温 度为 0C ），输出的温差电动势一般为 4.0 ~ 4.3mV 之间(例如国标铜-康铜有一种规 格为 4.277 mV )。本仪器使用的热电偶在 100 C 温度时，输出的温差电动势为 4.072mV 。实验时可参考附表数据测量温度，也可自行测量进行定标。 附 表 温度 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0.038 0.076 0.114 0.152 0.190 0.228 0.266 0.304 0.342 10 0.380 0.419 0.458 0.497 0.536 0.575 0.614 0.654 0.693 0.732 20 0.772 0.811 0.850 0.889 0.929 0.969 1.008 1.048 1.088 1.128 30 1.169 1.209 1.249 1.289 1.330 1.371 1.411 1.451 1.492 1.532 40 1.573 1.614 1.655 1.696 1.737 1.778 1.819 1.860 1.901 1.942 50 1.983 2.025 2.066 2.108 2.149 2.191 2.232 2.274 2.315 2.356 60 2.398 2.440 2.482 2.524 2.565 2.607 2.649 2.691 2.733 2.775 70 2.816 2.858 2.900 2.941 2.983 3.025 3.066 3.108 3.150 3.191 80 3.233 3.275 3.316 3.358 3.400 3.442 3.484 3.526 3.568 3.610 90 3.652 3.694 3.736 3.778 3.820 3.862 3.904 3.946 3.988 4.030 100 4.072 4.115 4.157 4.199 4.242 4.285 4.328 4.371 4.413 4.456 110 4.499 4.543 4.587 4.631 4.674 4.707 4.751 4.795 4.839 4.883 120 4.527
实验二液体比汽化热测量 【实验目的】 1,用量热器和集成温度传感器测量水的比汽化热。 2.学习液体比汽化热的一种电测量方法。 【实验原理】 物质由液态向气态转化的过程称为汽化，液体的汽化有蒸发和沸腾两种不同的 形式。不管是那种汽化过程，它的物理过程都是液体中 一些热运动动能较大的分子 飞离表面成为气体分子，而随着这些热运动较大分子的逸出，液体的温度将要下将， 若要保持温度不变，在汽化过程中就要供给热量。通常定义单位质量的液体在温度 保持不变的情况下转化为气体时所吸收的热量称为该液体的比汽化热。液体的比汽 化热不但和液体的种类有关，而且和汽化时的温度有关，因为温度升高，液相中分 子和气相中分子的能量差别将逐渐减小，因而温度升高液体的比汽化热减小。 物质由气态转化为液态的过程称为凝结，凝结时将释放出在同一条件下汽化所吸收 的相同的热量，因而，可以通过测量凝结时放出的热量来测量液体汽化时的比汽化 热。 本实验采用混合法测定水的比汽化热。方法是将烧瓶中接近100°C的水蒸汽，通过 短的玻璃管加接一段很短的橡皮管（或乳胶管）插入到量热器内杯中。如果水和量热 器内杯的初实温度为日，°C,而质量为M的水蒸汽进入量热器的水中被凝结成水，当 水和量热器内杯温度均一时，其温度值为日，°℃，那么水的比汽化热可由下式得到： ML+MCw (0-0)=(mCwv +mCn+m2Ca)(02-0) (1) 其中，C为水的比热容：m为原先在量热器中水的质量：Cu为铝的比热容：m:和 m分别为铝量热器和铝搅拌器的质量：O,为水蒸汽的温度：L为水的比汽化热。 集成电路温度传感器AD590是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两引 出端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在4.5V一20V范围内），如果该 温度传感器的温度升高或降低1C,那么传感器的输出电流增加或减少1“A,它的 输出电流的变化与温度变化满足如下关系： I=B·O+A (2) 其中，I为AD590的输出电流，单位A/°C:O为摄氏温度，B为斜率，A为摄 9
9 实验二 液体比汽化热测量 【实验目的】 1.用量热器和集成温度传感器测量水的比汽化热。 2.学习液体比汽化热的一种电测量方法。 【实验原理】 物质由液态向气态转化的过程称为汽化，液体的汽化有蒸发和沸腾两种不同的 形式。不管是那种汽化过程，它的物理过程都是液体中一些热运动动能较大的分子 飞离表面成为气体分子，而随着这些热运动较大分子的逸出，液体的温度将要下将， 若要保持温度不变，在汽化过程中就要供给热量。通常定义单位质量的液体在温度 保持不变的情况下转化为气体时所吸收的热量称为该液体的比汽化热。液体的比汽 化热不但和液体的种类有关，而且和汽化时的温度有关，因为温度升高，液相中分 子和气相中分子的能量差别将逐渐减小，因而温度升高液体的比汽化热减小。 物质由气态转化为液态的过程称为凝结，凝结时将释放出在同一条件下汽化所吸收 的相同的热量，因而，可以通过测量凝结时放出的热量来测量液体汽化时的比汽化 热。 本实验采用混合法测定水的比汽化热。方法是将烧瓶中接近 100 C 0 的水蒸汽，通过 短的玻璃管加接一段很短的橡皮管(或乳胶管)插入到量热器内杯中。如果水和量热 器内杯的初实温度为 1 C 0 ，而质量为 M 的水蒸汽进入量热器的水中被凝结成水，当 水和量热器内杯温度均一时，其温度值为 2 C 0 ，那么水的比汽化热可由下式得到： ( ) ( ) ( ) 3 2 1 1 2 1 2 −1 + − = + + ML MCW mCW m CA m CA (1） 其中， CW 为水的比热容；ｍ为原先在量热器中水的质量；CA1 为铝的比热容；ｍ1 和 ｍ2分别为铝量热器和铝搅拌器的质量； 3为水蒸汽的温度；L 为水的比汽化热。 集成电路温度传感器 AD590 是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两引 出端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在 4.5V－20V 范围内），如果该 温度传感器的温度升高或降低 1 C 0 ，那么传感器的输出电流增加或减少 1 A，它的 输出电流的变化与温度变化满足如下关系： I＝B· ＋A (2） 其中，I 为 AD590 的输出电流，单位 A/ C 0 ； 为摄氏温度，B 为斜率，A 为摄