冷却定律实验装置图

Ⅰ 冷却法测定金属比热容

单位质量的物质，其温度升高所需的热量叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。根据牛顿冷却定律，采用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线就可测量各种金属在不同温度时的比热容。本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在时的比热容。将质量为的金属样品加热后，放在较低温度的介质（例如室温的空气）中，样品将会逐渐冷却。其单位时间的热量损失与温度下降的速率成正比。首先测出高温金属的温度之后向其供应单位数量的已知比热容的物质,之后等到被测金属温度下降之后,测出此时被测金属的温度,算出减少的温度,之后再算冷却物质的温度,冷却之前要先测出冷却物质的初始温度,冷却完成后,量出其温度算出温差,由于比热容已知,因此此时可以求出总共的热量。

比热容(Specific heat Capacity)，用符号C表示，又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即单位质量物体改变单位温度时的吸收。

Ⅱ 冷却法测金属比热容实验总结

风会使物体的热损失率增大2.实验步骤冷却法测定金属的比热容(1) 称量样品质量用物理天平称量标准样品和待测样品的质量.(2) 测量标准样品的冷却曲线图6 加热引线 温度传感器引线温度传感器引线 加热圆盘C待测材料B散热铝盘A
按图6所示安装实验装置，用加热盘对标准样品加热，同时监视加热温度，达65.0℃停止加热.并将加热盘移开，使样品自然冷却，同时开始记录温度T1和对应时间t1.初始时由于样品温度与室温差别较大，降温较快，所以记录点要略密些.随着样品降温，温差变小，变化缓慢，记录时间间隔可加大.当温度约为40℃时，停止测量.(3) 测量待测样品的冷却曲线实验步骤同上.注意实验条件要与前者相同.本实验只要求测量一组数据.计算待测样品的比热容C值，若误差太大，要分析原因并重新测量.注意事项如下：（1）样品自然冷却时，应悬置于无风、无热源、气温稳定的环境中，开始记录数据时动作要敏捷、记录T、t要准确.（2）小心加热盘温度过高烫手. 3.物体初始温度 记录时间不完全一致
1.读数时按计时器始末有误差；
2.室温对结果造成影响；
3.金属插入的深度也有相对影响

Ⅲ 下图是课本中的几幅实验装置图，请你根据要求填空：（1）通过a图的实验可以观察到______现象（2）图_____

（1）闭合电来路中的部分源导体在磁场中做切割磁感线运动运动时，会产生感应电流．所以a图中实验中会观察到电流计指针偏转．
（2）c图，对着漏斗向下吹气，乒乓球不会掉下来，利用了流体压强和流速的关系．乒乓球上方气流比下方气流流动速度快，上方气压小于下方的大气压，产生了一个向上的压强差，所以掉不下来．
（3）f图中的实验表明：电流周围存在磁场．此实验是著名的奥斯特实验．
（4）图b中两个气阀关闭，活塞向下运动，是做功冲程，能量转化关系是内能转化机械能；
（5）图e中小车所受阻力越小滑行的越远，如果不受阻力作用，小车将永远运动下去．得出了牛顿第一定律．
故答案为：（1）电流计指针偏转；（2）c；（3）奥斯特；（4）内能转化为机械能；（5）牛顿第一．

Ⅳ 牛顿冷却模型，实验验证

物体冷却过程的数学模型

将某物体放置于空气中， 在时刻 时， 测量得它的温度为，10分钟后测得温度为。我们要求决定此物体的温度和时间的关系，并计算20分钟后物体的温度。这里我们假定空气的温度保持为。

解 为了解决上述问题，需要了解有关热力学的一些基本规律。例如，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传导的；在一定的温度范围内（其中包括了上述问题的温度在内），一个物体的温度变化速度与这一物体的温度和其所在介质温度的差值成比例。这是已为实验证明了的牛顿（ Newton）冷却定律。

设物体在时刻的温度为，则温度的变化速度以来表示。由牛顿冷却定律得到

这里是比例常数。方程（1.1.1）就是物体冷却过程的数学模型,它含有未知函数及它的一阶导数，这样的方程,我们称为一阶微分方程。

为了决定物体的温度u和时间t的关系，我们要从方程（1.1.1）中“解出”。注意到是常数，且，可将（1.1.1）改写成



这样，变量和被“分离”开来了。两边积分，得到

（1.1.3）

这里是“任意常数”。根据对数的定义，得到



令，即得 （1.1.4）

根据“初始条件”：当时， （1.1.5） 容易确定“任意常数”的数值。故把和代入（1.1.4），得到

于是 （1.1.6）

这时如果的数值确定了，（1.1.6）就完全决定了温度和时间的关系。

根据条件时，，得到

由此，

用给定的，和代入，得到

从而（1.1.7）

这样根据方程（1.1.7）,就可以计算出任何时刻t物体的温度u的数值了。例如20分钟后物体的温度就是。由方程(1.1.7)可知，当时，这可以解释为：经过一段时间后，物体的温度和空气的温度将会没有什么差别了。事实上,经过2小时后，物体的温度已变为，与空气的温度已相当的接近。而经过3小时后，物体的温度为,我们的一些测量仪器已测不出它与空气的温度的差别了。在实用上，人们认为这时物体的冷却过程已基本结束。

Ⅳ 大学物理实验中某个实验的改进方法

实验内容及方法的改进（冰的溶解热实验）（如果需要的话发你邮箱，有些图片）
（一）、实验装置的改进
1本实验的原装置图如右图所示：

1.1对实验器材存在问题的分析与思考
实验过程中对本装置的观察分析与应用，使我对此装置的优缺点有了深入了解。该装置原理简易明了，在此次实验中为一近似的量热孤立系统。在实验的实际操作过程中，有一步骤却给同学们带来极大的不便，从而也会因个别同学不留心操作不够规范而造成较大的误差。
仔细观察该装置后不难发现，该装置若想与外界没有热量交换则必须盖子密封性绝热性良好，于是在绝热盖部分与瓶子十分紧凑，这就对本实验的操作造成了不利影响。
1.2实验器材的主要缺陷
实验中很重要的一步是放入冰块，然后立即记录15秒后的数据。其不利因素可分为两个方面：其一是十五秒内要把冰块放入杯中并盖好瓶塞，时间太过于紧迫，很难在如此短的时间内完成，因此记录数据时已经过了十五秒，造成记录数据不准确，最终绘图时误差也比较大。另一方面为放冰块时杯中热水的温度仍旧高于室温，如此大幅度地打开杯子盖子会造成杯中热量的散失，对流现象明显，孤立系统很难再满足条件。

2改进后的装置图如下（为表示出瓶盖的翻转，选择了两个方向的视图）：

2.1改进构想
原实验装置的不足之处主要在于盖子打开放冰时散热以及打开时不方便，对此部分做出改进：将杯盖改装成绕中轴旋的盖子，然后在边缘加一橡胶圈起固定作用。此种改进方法近似于翻盖式的垃圾桶，投冰时免去了手动打开合上盖子的过程，大大缩短了操作时间和此过程中的热量散失。
2.2改进后的思考
该实验装置改进后的确克服了原来的一些缺陷与不足，但也存在一些小的问题值得思考。比如装置的密封性要得到保证等。改进后的装置也要尽量使用绝热性良好的材料，尽可能地减少散热。
（二）、实验原理和数据处理的改进

1.采用环境温度的水溶解冰
系统的温度始终低于环境温度，系统只从环境中吸热，因吸热造成终温偏高，为此做散热修正。
修正方法：先做出冰溶解曲线得到实测终温，然后做系统吸热升温曲线，升温曲线为斜率很小的直线，将直线延长与纵轴相交，交点处的温度就是修正后的终温。
采用环境温度的水后，冰的溶解速率降低，溶解过程变慢，慢过程的对测温的准确度是有利的。但较长时间得内系吸收的热量不可忽视。系统吸收的热量

按照吸热升温曲线可求出系统的散热常数k，由牛顿冷却定律，

散热常数R很小，溶解的过程中近似地认为k不变。因吸热温度升高

（ 为修正后的终温）
2.溶解过程中不进行搅拌
搅拌过程破坏了溶解的平衡，并且由于是低温溶解，该溶解过程比较慢，搅拌使溶解过程起伏，所以不进行搅拌测出的温度即为比较准确的平衡时温度了。

Ⅵ 如图是测定空气中氧气含量的两套装置图，结合图示探究有关问题．（1）用铜粉而不用碳粉的原因是______．

（1）铜粉加热消耗氧气生成的是固体，炭粉燃烧消耗氧气，同时生成二氧化碳气体，影响测量消耗氧气的体积，因此用铜粉而不用碳粉；故答案为：炭粉燃烧消耗氧气，同时生成二氧化碳气体，影响测量消耗氧气的体积；
（2）向硬质玻璃管其中注满水，两端用橡皮塞封住，然后打开一端橡皮塞将水倒入量筒中测量水的体积，就是硬质玻璃管中空气的体积；故答案为：向硬质玻璃管其中注满水，两端用橡皮塞封住，然后打开一端橡皮塞将水倒入量筒中测量水的体积；
（3）在实验加热过程中，为使空气中的氧气充分反应，应交替缓慢推动两个注射器活塞；故答案为：使空气中氧气与铜粉充分反应；
（4）注射器内气体减少的量就是氧气的体积，则实验测得空气中氧气的体积分数为：

15mL?7mL

15mL+25mL

×100%=20%；故答案为：20%；
（5）装置二与装置一装置比较，装置二中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，氧气与铜能充分反应；故答案为：装置二；能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应；
（6）在测定空气中氧气的体积分数时，实验后发现测定氧气的体积分数低于五分之一，可能的原因有：①铜粉的量可能不足，没有将氧气消耗尽；②装置可能漏气，；③实验中可能未冷却至室温就读数等．故答案为：铜粉的量不足；未待装置完全冷却至室温就读数（其他合理答案也可）．