冷卻定律實驗裝置圖

Ⅰ 冷卻法測定金屬比熱容

單位質量的物質，其溫度升高所需的熱量叫做該物質的比熱容，其值隨溫度而變化。根據牛頓冷卻定律，採用冷卻法測定金屬的比熱容是量熱學常用方法之一。若已知標准樣品在不同溫度的比熱容，通過作冷卻曲線就可測量各種金屬在不同溫度時的比熱容。本實驗以銅為標准樣品，測定鐵、鋁樣品在時的比熱容。將質量為的金屬樣品加熱後，放在較低溫度的介質（例如室溫的空氣）中，樣品將會逐漸冷卻。其單位時間的熱量損失與溫度下降的速率成正比。首先測出高溫金屬的溫度之後向其供應單位數量的已知比熱容的物質,之後等到被測金屬溫度下降之後,測出此時被測金屬的溫度,算出減少的溫度,之後再算冷卻物質的溫度,冷卻之前要先測出冷卻物質的初始溫度,冷卻完成後,量出其溫度算出溫差,由於比熱容已知,因此此時可以求出總共的熱量。

比熱容(Specific heat Capacity)，用符號C表示，又稱比熱容量，簡稱比熱(specific heat)，是單位質量物質的熱容量，即單位質量物體改變單位溫度時的吸收。

Ⅱ 冷卻法測金屬比熱容實驗總結

風會使物體的熱損失率增大2.實驗步驟冷卻法測定金屬的比熱容(1) 稱量樣品質量用物理天平稱量標准樣品和待測樣品的質量.(2) 測量標准樣品的冷卻曲線圖6 加熱引線 溫度感測器引線溫度感測器引線 加熱圓盤C待測材料B散熱鋁盤A
按圖6所示安裝實驗裝置，用加熱盤對標准樣品加熱，同時監視加熱溫度，達65.0℃停止加熱.並將加熱盤移開，使樣品自然冷卻，同時開始記錄溫度T1和對應時間t1.初始時由於樣品溫度與室溫差別較大，降溫較快，所以記錄點要略密些.隨著樣品降溫，溫差變小，變化緩慢，記錄時間間隔可加大.當溫度約為40℃時，停止測量.(3) 測量待測樣品的冷卻曲線實驗步驟同上.注意實驗條件要與前者相同.本實驗只要求測量一組數據.計算待測樣品的比熱容C值，若誤差太大，要分析原因並重新測量.注意事項如下：（1）樣品自然冷卻時，應懸置於無風、無熱源、氣溫穩定的環境中，開始記錄數據時動作要敏捷、記錄T、t要准確.（2）小心加熱盤溫度過高燙手. 3.物體初始溫度 記錄時間不完全一致
1.讀數時按計時器始末有誤差；
2.室溫對結果造成影響；
3.金屬插入的深度也有相對影響

Ⅲ 下圖是課本中的幾幅實驗裝置圖，請你根據要求填空：（1）通過a圖的實驗可以觀察到______現象（2）圖_____

（1）閉合電來路中的部分源導體在磁場中做切割磁感線運動運動時，會產生感應電流．所以a圖中實驗中會觀察到電流計指針偏轉．
（2）c圖，對著漏斗向下吹氣，乒乓球不會掉下來，利用了流體壓強和流速的關系．乒乓球上方氣流比下方氣流流動速度快，上方氣壓小於下方的大氣壓，產生了一個向上的壓強差，所以掉不下來．
（3）f圖中的實驗表明：電流周圍存在磁場．此實驗是著名的奧斯特實驗．
（4）圖b中兩個氣閥關閉，活塞向下運動，是做功沖程，能量轉化關系是內能轉化機械能；
（5）圖e中小車所受阻力越小滑行的越遠，如果不受阻力作用，小車將永遠運動下去．得出了牛頓第一定律．
故答案為：（1）電流計指針偏轉；（2）c；（3）奧斯特；（4）內能轉化為機械能；（5）牛頓第一．

Ⅳ 牛頓冷卻模型，實驗驗證

物體冷卻過程的數學模型

將某物體放置於空氣中， 在時刻 時， 測量得它的溫度為，10分鍾後測得溫度為。我們要求決定此物體的溫度和時間的關系，並計算20分鍾後物體的溫度。這里我們假定空氣的溫度保持為。

解 為了解決上述問題，需要了解有關熱力學的一些基本規律。例如，熱量總是從溫度高的物體向溫度低的物體傳導的；在一定的溫度范圍內（其中包括了上述問題的溫度在內），一個物體的溫度變化速度與這一物體的溫度和其所在介質溫度的差值成比例。這是已為實驗證明了的牛頓（ Newton）冷卻定律。

設物體在時刻的溫度為，則溫度的變化速度以來表示。由牛頓冷卻定律得到

這里是比例常數。方程（1.1.1）就是物體冷卻過程的數學模型,它含有未知函數及它的一階導數，這樣的方程,我們稱為一階微分方程。

為了決定物體的溫度u和時間t的關系，我們要從方程（1.1.1）中「解出」。注意到是常數，且，可將（1.1.1）改寫成



這樣，變數和被「分離」開來了。兩邊積分，得到

（1.1.3）

這里是「任意常數」。根據對數的定義，得到



令，即得 （1.1.4）

根據「初始條件」：當時， （1.1.5） 容易確定「任意常數」的數值。故把和代入（1.1.4），得到

於是 （1.1.6）

這時如果的數值確定了，（1.1.6）就完全決定了溫度和時間的關系。

根據條件時，，得到

由此，

用給定的，和代入，得到

從而（1.1.7）

這樣根據方程（1.1.7）,就可以計算出任何時刻t物體的溫度u的數值了。例如20分鍾後物體的溫度就是。由方程(1.1.7)可知，當時，這可以解釋為：經過一段時間後，物體的溫度和空氣的溫度將會沒有什麼差別了。事實上,經過2小時後，物體的溫度已變為，與空氣的溫度已相當的接近。而經過3小時後，物體的溫度為,我們的一些測量儀器已測不出它與空氣的溫度的差別了。在實用上，人們認為這時物體的冷卻過程已基本結束。

Ⅳ 大學物理實驗中某個實驗的改進方法

實驗內容及方法的改進（冰的溶解熱實驗）（如果需要的話發你郵箱，有些圖片）
（一）、實驗裝置的改進
1本實驗的原裝置圖如右圖所示：

1.1對實驗器材存在問題的分析與思考
實驗過程中對本裝置的觀察分析與應用，使我對此裝置的優缺點有了深入了解。該裝置原理簡易明了，在此次實驗中為一近似的量熱孤立系統。在實驗的實際操作過程中，有一步驟卻給同學們帶來極大的不便，從而也會因個別同學不留心操作不夠規范而造成較大的誤差。
仔細觀察該裝置後不難發現，該裝置若想與外界沒有熱量交換則必須蓋子密封性絕熱性良好，於是在絕熱蓋部分與瓶子十分緊湊，這就對本實驗的操作造成了不利影響。
1.2實驗器材的主要缺陷
實驗中很重要的一步是放入冰塊，然後立即記錄15秒後的數據。其不利因素可分為兩個方面：其一是十五秒內要把冰塊放入杯中並蓋好瓶塞，時間太過於緊迫，很難在如此短的時間內完成，因此記錄數據時已經過了十五秒，造成記錄數據不準確，最終繪圖時誤差也比較大。另一方面為放冰塊時杯中熱水的溫度仍舊高於室溫，如此大幅度地打開杯子蓋子會造成杯中熱量的散失，對流現象明顯，孤立系統很難再滿足條件。

2改進後的裝置圖如下（為表示出瓶蓋的翻轉，選擇了兩個方向的視圖）：

2.1改進構想
原實驗裝置的不足之處主要在於蓋子打開放冰時散熱以及打開時不方便，對此部分做出改進：將杯蓋改裝成繞中軸旋的蓋子，然後在邊緣加一橡膠圈起固定作用。此種改進方法近似於翻蓋式的垃圾桶，投冰時免去了手動打開合上蓋子的過程，大大縮短了操作時間和此過程中的熱量散失。
2.2改進後的思考
該實驗裝置改進後的確克服了原來的一些缺陷與不足，但也存在一些小的問題值得思考。比如裝置的密封性要得到保證等。改進後的裝置也要盡量使用絕熱性良好的材料，盡可能地減少散熱。
（二）、實驗原理和數據處理的改進

1.採用環境溫度的水溶解冰
系統的溫度始終低於環境溫度，系統只從環境中吸熱，因吸熱造成終溫偏高，為此做散熱修正。
修正方法：先做出冰溶解曲線得到實測終溫，然後做系統吸熱升溫曲線，升溫曲線為斜率很小的直線，將直線延長與縱軸相交，交點處的溫度就是修正後的終溫。
採用環境溫度的水後，冰的溶解速率降低，溶解過程變慢，慢過程的對測溫的准確度是有利的。但較長時間得內系吸收的熱量不可忽視。系統吸收的熱量

按照吸熱升溫曲線可求出系統的散熱常數k，由牛頓冷卻定律，

散熱常數R很小，溶解的過程中近似地認為k不變。因吸熱溫度升高

（ 為修正後的終溫）
2.溶解過程中不進行攪拌
攪拌過程破壞了溶解的平衡，並且由於是低溫溶解，該溶解過程比較慢，攪拌使溶解過程起伏，所以不進行攪拌測出的溫度即為比較准確的平衡時溫度了。

Ⅵ 如圖是測定空氣中氧氣含量的兩套裝置圖，結合圖示探究有關問題．（1）用銅粉而不用碳粉的原因是______．

（1）銅粉加熱消耗氧氣生成的是固體，炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，影響測量消耗氧氣的體積，因此用銅粉而不用碳粉；故答案為：炭粉燃燒消耗氧氣，同時生成二氧化碳氣體，影響測量消耗氧氣的體積；
（2）向硬質玻璃管其中注滿水，兩端用橡皮塞封住，然後打開一端橡皮塞將水倒入量筒中測量水的體積，就是硬質玻璃管中空氣的體積；故答案為：向硬質玻璃管其中注滿水，兩端用橡皮塞封住，然後打開一端橡皮塞將水倒入量筒中測量水的體積；
（3）在實驗加熱過程中，為使空氣中的氧氣充分反應，應交替緩慢推動兩個注射器活塞；故答案為：使空氣中氧氣與銅粉充分反應；
（4）注射器內氣體減少的量就是氧氣的體積，則實驗測得空氣中氧氣的體積分數為：

15mL?7mL

15mL+25mL

×100%=20%；故答案為：20%；
（5）裝置二與裝置一裝置比較，裝置二中的氣球在玻璃管的後部，更易讓空氣流通，氧氣與銅能充分反應；故答案為：裝置二；能讓空氣更易流通，全部通過銅粉，使氧氣與銅粉充分反應；
（6）在測定空氣中氧氣的體積分數時，實驗後發現測定氧氣的體積分數低於五分之一，可能的原因有：①銅粉的量可能不足，沒有將氧氣消耗盡；②裝置可能漏氣，；③實驗中可能未冷卻至室溫就讀數等．故答案為：銅粉的量不足；未待裝置完全冷卻至室溫就讀數（其他合理答案也可）．