固体比热测定方法

比热容是如何测量的？比热容是热学中一个重要的物理量，它用来描述物体在吸热或放热过程中的热量变化情况。

本文将介绍比热容的定义以及几种常用的测量方法。

一、比热容的定义比热容是指单位质量物质在单位温度变化下吸收或释放的热量。

它的计量单位是焦耳每千克每开尔文（J/kg·K）。

比热容可以用来表征物质的热惯性，即物体吸收或放出热量所需的温度变化。

二、恒压热容法恒压热容法是一种常用的测量比热容的方法。

在恒定的压力条件下，通过测量物质在不同温度下的热量变化，可以计算出比热容。

具体的实验步骤如下：1. 将待测物质置于一个恒温容器中，比如热水浴或恒温槽。

2. 在容器中加入一定量的热量，使物质温度升高。

3. 同时记录物质温度与所输入的热量变化值。

4. 通过计算物质的比热容，可以得出比热容的数值。

恒压热容法适用于固体、液体和气体等不同状态的物质，具有广泛的应用。

三、差热法差热法也是一种常用的测量比热容的方法。

它通过测量物质与热源之间的温度差异，计算比热容。

实验步骤如下：1. 将物质与热源接触，在一段时间内加热或冷却物质。

2. 同时记录物质温度的变化以及与热源接触的时间。

3. 利用热流量和温度差的关系，计算出物质的比热容。

差热法对于固体和液体热容的测量更为常见，它的优点是不需要特殊的设备，适用于简单实验。

四、绝热量热容法绝热量热容法是一种精确测量比热容的方法。

它通过控制物体与外界的热量交换，在绝热条件下测量比热容。

实验步骤如下：1. 将待测物质置于一个绝热容器中，确保与外界几乎没有热量交换。

2. 在一定时间范围内记录物质温度的变化。

3. 通过计算物质热量变化和温度变化的关系，得到比热容的数值。

绝热量热容法的优点是可以减少外界的热量干扰，提高测量的精确性。

但它需要精密的仪器和较长的实验时间。

综上所述，比热容可以通过恒压热容法、差热法和绝热量热容法进行测量。

每种方法都有其适用的范围和优缺点。

科学家们通过不断改进和创新，使比热容的测量方法更加准确和方便，为热学研究提供了重要的工具。

热力学中的热容与比热知识点总结热力学是研究能量转化与能量传递的学科，而热容与比热则是热力学中重要的概念。

本文将对热容与比热的概念进行介绍，并讨论其相关的知识点。

一、热容的定义与计算方法热容是指物体吸热或放热时所需要的热量和温度之间的关系。

根据定义，物体的热容可以用以下公式表示：C = Q/ΔT其中，C是物体的热容，单位是焦耳/摄氏度（J/°C），Q是物体吸收或释放的热量，单位是焦耳（J），ΔT是物体温度的变化，单位是摄氏度（°C）。

热容可以作为衡量物体吸热或放热能力的指标，热容越大，物体吸收或释放的热量越多。

二、比热的概念及常用物质的比热值比热是指物质单位质量（或单位摩尔）的热容，一般用符号c表示。

比热是各种物质的特有性质，不同物质的比热值不同。

常用物质的比热值如下：- 水的比热是4.18 J/(g·°C)。

- 铁的比热是0.45 J/(g·°C)。

- 铜的比热是0.39 J/(g·°C)。

- 铝的比热是0.89 J/(g·°C)。

- 乙醇的比热是2.44 J/(g·°C)。

比热的数值可以帮助我们了解物质在吸收或释放热量时的表现。

例如，水的比热较大，能够吸收较多的热量而温度变化较小，因此被称为热容性较高的物质。

三、热容与比热的应用1. 固体物质的热容对于固体物质，其热容可以用质量乘以比热来表示，如下所示：C = mc其中，C是固体的热容，m是固体的质量，c是固体的比热。

2. 液体物质的热容对于液体物质，其热容可以用体积乘以比热来表示，如下所示：C = Vc其中，C是液体的热容，V是液体的体积，c是液体的比热。

3. 气体物质的热容对于理想气体，其热容可以用摩尔数乘以摩尔比热来表示，如下所示：C = nCv其中，C是气体的热容，n是气体的摩尔数，Cv是气体的摩尔比热。

四、热容与比热的测量方法热容和比热的测量方法通常采用热量计实验。

Symbo l森博检测服务中心2015年4月7日
原油的比热容检测测定
原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。

物理性质包括颜色，密度，粘度，凝固点，溶解性，发热量，荧光性，旋光性等；化学性质包括化学组成，组分组成和杂质含量等。

测试条件：测试准确度：±2 %
测量范围：0 ~10.0 kJ/（kg•K）
温度范围：-30 ℃~120 ℃
压力范围：0.1~20 MPa
测量方法：液体比热：流动型法；
固体比热：绝热量热法;
测试种类：可测量的液体种类包括各种极性和非极性流体的纯质及混合物：
油品：导热油、汽油、煤油、柴油、润滑油、压缩机油、冷冻机油、硅油等；
纳米流体：氧化铝纳米流体、石墨纳米流体、Fe3O4纳米流体等；
冷冻液：乙二醇、丙三醇、乙醚、四氯化碳、少数碳氢化合物；
制冷剂：R134a、R12、R22、R123、二甲醚等；
化学试剂：水、甲苯、醇类、离子液体等；可测量的固体种类包括橡胶、塑料等各种合成材料以及岩土、煤炭等各种粉末状样品。

比热容的测试方法很多，如绝热法、混合法（下落法）、脉冲加热法、比较法（冷却法）等，各种测量方法既有优势也有弊端。

例如冷却法就存在标准物质的选择问题以及标准物质与被测物质性质的差异问题、环境温度影响的问题、两样品（固体）的形状尺寸问题以及表面光滑度和色泽问题等等，多种客观因素直接影响测试结果的准确性。

所以选取一种最适合的方法，是测量物质比热容的关键。

实验十一液氮比汽化热与固体材料放热的测量物质的比汽化热是在一个标准大气压下单位质量的物质汽化时所吸收的热量，它是物质的主要热学特性之一．液化氮气（简称液氮）的沸点约为－196℃（77.3K），它是现代实验室中获得低温的最常用的一种制冷剂．本实验测量在1个大气压下液氮处于沸点温度时的汽化质量，并计算固体材料释放的热量，从而求出液氮的比汽化热．因液氮汽化较快，实验时应采用动态法称衡，并须校正由于与外界热交换引起的误差．另外本实验还学习应变片式天平的工作原理、结构及标定方法，虚拟仪器的使用方法．【实验目的】1．了解物质的比汽化热的概念和测量方法；2．了解固体材料定容比热容C V与温度的关系，掌握固体材料放热的三种计算方法；3．了解虚拟仪器的概念和使用，体验LabView软件的编程．【实验原理】1．汽化热物质由液态向气态转化的过程称为汽化．在汽化的过程中，分子要克服分子与分子之间的吸引力而做功，因此要吸收一定的能量．宏观上表现为液体的温度下降．在一定压强下（如1个大气压）、保持温度不变时，单位质量的液体转化为气体所需吸收的热量，称为该物质的比汽化热L，即L＝Q/m．当然，它也等于单位质量的该气态物质转化为同温度液体时所放出的热量．比汽化热值与汽化时液体的温度有关，如温度升高，则比汽化热减小．水在100℃时的比汽化热为129×103J/Kg，而在5℃时为136×103J/Kg．这是因为随着温度的升高，分子的热运动加剧，液相与汽相之间差别逐渐减小的缘故．在本实验中，我们将室温下的铜柱和其他金属柱放置于液氮中，通过圆柱放热加速液氮的汽化．2．放热量Q的计算因为铜柱由温度T1降至液氮温度时释放的热量Q应该等于它从液氮温度回升到T1时所吸收的热量，所以可以把液氮温度的铜柱放到量热器中，用量热器直接测量．但是也可以用计算的方法，因为固体物理学已经对固体的比热容有了比较精确的描述，而且已经有实验数据．在本实验中用到三种方法计算．（1）用焓差计算．从热力学中知道，焓H是表示物质内部具有的一种能量的物理量，也是一个表示物质状态的参数．H=U+PV（1）式中：U是物质的内能，P是压强，V是体积．H的单位是能量的单位：kJ或kJ/kg．焓差反应了物体能量状态的变化．对于固体材料来说，PV变化可以忽略，所以焓差直接反应了铜柱热量的变化．所以知道了铜对应温度的比焓，就能直接计算铜柱的放热量-46--47-Q ．对于铜在室温和液氮温度的比焓已在附录1中给出．（2）用比热容计算．根据比热容的定义，只要知道了铜柱的比热容和铜柱的质量，就可以计算出铜柱从室温降到液氮温度所放出的热量．但是从固体物理学知道，物质的比热容在低温范围时，不是一个常数，而是随温度下降而减小的．所以我们必须知道铜的比热容随温度变化的关系．对于铜在室温和液氮温度之间的的定压比热容C p 已在附录2中给出．（3）用德拜的固体比热容模型计算．从固体物理学知道，德拜的固体定容比热容模型能较好地反映出固体定容比热容C V 与温度的变化规律．在德拜模型中，固体的内能可以表示为：⎰-=TT xDD dx e x T NkT U 033419（2）式中：N =6.02E23mol -1，是阿伏伽德罗常数；k =1.38E-23J·K -1，是波尔兹曼常数；T D 是物质的德拜温度，可由实验确定；后面的积分是一个定积分，被积函数变量x 已被无量纲化，所以在式中只是一个待定系数．U 的单位是J·mol -1．上式指出，以摩尔为单位时，固体的内能与具体的物质种类无关．（2）式对T 求偏导即得到德拜固体比热容C V 的表达式．对于金属来说，在极低温范围时（约低于10K ），电子对比热容的贡献不能忽略，从而德拜模型与实验值偏离较大．但液氮的温度远高于这个温度范围，可以忽略这种影响．这种方法，类似于计算焓差．只要知道物体的特征温度--德拜温度T D 就能计算出物体在不同温度下的内能，从而求出释放或吸收的热量，所以这种方法具有普遍意义．定积分无法给出解析式，但可以采用数值积分或小步长求和的方法计算，材料的德拜温度T D 可以查表．附录3中给出了几种材料的德拜温度．最后，我们得到液氮的比汽化热：Nm Q L =（3）【实验技术】1．汽化重量的测定在盛有一定质量液氮的保温杯瓶塞上开个小孔，则瓶内液氮将由于吸收周围大气中的热量而不断汽化为氮气．可以用天平称出单位时间内汽化的液氮量．接着，将已知质量、而温度为室温 1的小铜柱从孔中放入液氮中．由于1个大气压下液氮的沸点很低（77.3Κ），因此铜柱立即向液氮放热，从而使液氮汽化过程大大加快．直至铜柱温度和液氮温度相等时，它们之间的热交换才停止．整个变化过程如图1所示.设盛有液氮的保温杯及铜柱的总质量为M ，图中ab段为液氮吸收图1总质量M 随时间变化关系-48-空气中的热量，部分汽化而引起质量M 减小的过程；bc 段为液氮除吸收空气中的热量外，还由于室温铜柱浸没入而引起剧烈汽化，M 迅速减小的过程；cd 段表示铜柱不再放热，液氮继续吸收空气中热量而M 继续减小的过程．延长线段ab 、cd 并在线段bc 的中点e 做垂直线fg ．垂直线fg 则表示在bc 段中仅考虑铜柱释放热量而汽化的液氮质量m N ，即m N =m f -m g ．由于bc 过程持续的时间很短，用人工记录数据的方式很难完整记录整个实验过程，因此可以引入数据采集技术，不仅可以清晰地记录液氮的汽化过程，而且可以提高测量精度．2．虚拟仪器在现代科技发展的过程中，计算机技术不断地从各个方面影响着不同领域的技术发展．虚拟仪器(Virtual Instrument ，简称VI)是在20世纪后期随计算机水平和软件技术的迅速进步而出现并发展起来的有别于传统仪器的新概念．虚拟仪器技术就是利用各种标准的高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用．能创建完全自主定义的用户界面，虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式，将日益普及的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来，使用户在操作计算机时，如同在操作自己定义的仪器．在本实验中，我们使用了NI 公司的软件平台LabView 来搭建测量系统．3．称量本实验用的重量传感器是电阻应变片式传感器．它用4片应变片粘在刚性支架上，组成桥式连接，外形结构见图3、图4．当支架因重量而产生形变，电阻阻值有相应变化，从而输出电压变化．测量电路采用了非平衡电桥原理．这部分测量技术的详细讨论见《大学物理实验·第一册》中的《电阻应变片传感器灵敏度的测量》和本册中的《非平衡电桥的应用》两个实验．根据非平衡电桥的原理，传感器输出的电压与工作电压有关，所以在本实验中，为了能确定传感器输出与重量的关系，必须现场用砝码定标．【实验仪器】整个实验装置如图5所示．它由砝码，称重传感器，保温杯，数据采集器，计算机，铜柱、铝柱、不锈钢柱和温度计等组成．【实验内容】1.标定称重传感器．用天平分别称出砝码的重量，然后用已标记号好的砝码对称量传感器进行标定，现场用Origin 作电压—重量关系图，检查曲线是否符合要求，求出拟合表图3刚性支架的外形和上下受力位置图4四张应变片贴在形变最大的位置达式．这一步很重要，如果线性不好，必须重测．2.记录液氮汽化过程中重量的变化过程．现场利用Origin作图求出液氮因铜柱放热汽化而损失的重量m N．金属柱用铜柱、铝柱和不锈钢柱．3.用三种方法计算铜柱的放热量．直接利用本实验中的计算机处理实验数据，做出实验报告所需要的图表．定积分可以用Origin中的曲线积分功能计算或利用Excel计算．具体方法也可参见实验室提供的资料．【注意事项】1．根据传感器的工作原理，定好标后，传感器的工作电压不能再改变．2．灌入液氮时，开始要慢，防止碰倒容器，注意避免液氮触及人体，以免冻伤．3．一定要等待液氮液面平稳后才能放入铜柱，可以监视计算机显示器上的变化．4．放入铜柱时动作要轻，避免液氮溅射出来．液氮加速汽化数据变化很快,可以实时在计算机显示器中看到．5．等到铜块温度达到液氮温度(会有一声剧烈的响声),显示器上的变化趋于平静．等液氮表面汽化平稳的时候即可停止采集．图5实验装置图【思考题】1．对称量传感器进行标定时，如和判断曲线是否符合要求？2．如果温度从300K降到77K，要求放出同样的热量，材料分别采用Cu和Al，那么它们的质量比为多少？体积比又是多少？【参考文献】1．余建波王瑗陈民溥，用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热，物理实验，2007，27（3）2．Kittel，Introduction to Solid State Physic，8th Ed.-49-附表1：铜的比焓H[1]78K300K6.02kJ/kg79.6kJ/kg附表2：铜的定容比热C P与温度T的关系[1]T/K C P/(J·kg-1·K-1)T/K C P/(J·kg-1·K-1)70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180171.5202.7229.5252.2271.2287.2300.7312.2322.0330.6338.0344.5190200210220230240250260270280290300350.0355.0359.4363.5367.1370.2373.1375.8378.3380.7382.9384.8附表3：几种材料的摩尔质量、密度和德拜温度T D[2]物理量/单位Fe Ni Cu Al Si C Pt M/g·mol-155.8458.6963.5426.9828.0812.01195.08 /g·cm-37.878.98.96 2.7 2.33 2.2521.45 T D/K4704503434286452230240-50-。

摘要比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能，通常用符号c表示。

比热容是一个重要的物理量，物质比热容的测量是物理学的基本测量之一。

比热容的测定对于了解物质的结构、确定物质的相变、鉴别物质的纯度以及新能源的开发和新材料的研制等方面，都起着重要作用。

因此，比热容的测量是物理学的重要内容之一。

关键词：固体；液体；气体；比热容AbstractSpecific heat capacity (specific heat capacity), referred to as heat specific thing, is the quality of heat, unit of material quality object if unit of temperature change unit can absorb or release, usually use symbol c said. Heat capacity is an important parameters measurement of heat, material is one of the basic physics of measurement. Heat capacity to understand the structure determination of material, material of phase change, identify the purity of the material and the development of new energy and material research, etc .plays an important role. Therefore, the heat of the measurement is one of the important contents of physics.Keywords: solid; liquid; gas; Specific heat capacity目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)第二章固体物质比热容的测定 (2)2．1动态法测固体比热容 (2)2.1.1实验原理 (2)2.1.2 实验装置 (3)2.1.3 数据处理 (3)2．2 混合法测金属比热容 (4)2.2.1 实验原理 (4)2.2.2 实验器材、数据记录及处理 (4)2.2.3 讨论 (5)2.3 比较法测定金属比热容 (5)2.3.1 实验原理 (5)2.3.2 实验装置 (6)2.3.3 实验数据记录及计算 (7)2.3.4 关于实验条件的讨论 (8)2．4 本章小结 (8)第三章液体物质比热容的测定 (9)3.1 利用牛顿冷却定律测定盐水的比热容 (9)3.1.1 实验原理与方法 (9)3.1.2 实验数据与处理 (10)3.1.3 小结 (12)3．2 电热法测液体比热容实验 (12)3.2.1 实验原理 (12)3.2.2 实验结果与讨论 (13)3．3 本章小结 (13)第四章气体物质比热容的测定 (15)4.1 对空气比热容比测定实验的研究 (15)4.1.1 气体比热容比测定实验原理 (15)4.1.2 实验结果及分析 (16)4.2 测定空气比热容比实验的探讨 (19)4．3 本章小结 (19)总结 (22)参考文献 (23)致谢 (24)第一章绪论物质的比热容是物质特性的重要参量，比热容数值可提供对理论物理计算的最直接验证，也是决定某些近代理论所用的假设是否适用的最直接方法。

混合法测比热容实验报告混合法测比热容实验报告实验目的：掌握用混合法测定固体比热容的方法。

实验原理：物质的比热容是指在温度保持不变时，单位质量物质的吸收或放出的热量与质量之比值，这种性质叫做比热容。

所以，可利用此原理来测量某些固态物质的比热容。

本次实验主要是探索如何用混合法测量硅酸盐晶体（如食盐）和非金属矿物（如石膏、石英等）的比热容，为学习使用化学分离和提纯技术打下基础。

一、原理用混合法测量物质的比热容，就是把已知的固态或液态物质置于适当的容器中，充满其他未知物质，然后根据各组成部分加热前后质量差计算该固体的比热容。

若选择不当，会导致测得的结果偏高或偏低。

如欲求木炭的比热容，则应先称量木炭的质量m1，再将其完全烧成灰，并将质量 m2 转化为碳元素的质量，而不能简单地看成化学反应前后物质总质量减少了 M1，从而由公式：二、仪器水槽：底面直径10厘米，长25厘米，内盛经过充分预热后的空气和酒精灯。

另备有小刀、镊子、橡皮塞、玻璃棒、直尺和滴管。

三、操作步骤1.将大小相同的石蜡块放入水中浸泡数秒钟，目的是让石蜡吸足水分。

2.将固体石蜡块取出，在上面铺一张白纸，再向白纸上撒些食盐粉末，注意撒盐均匀。

3.用手扶住小刀，沿着刻线划切割开石蜡。

4.用玻璃棒轻敲并加热石蜡。

5.冷却后将溶液倒人事先准备好的水槽里，并用玻璃棒搅拌均匀，如有凝结可用玻璃棒稍微搅拌一下。

6.取下白纸和玻璃棒，往水中逐渐加入乙醇，观察比重变化情况，再逐渐增大体积，以达到石蜡完全溶解为止。

7.将上述试样转移至容量瓶中，用水洗涤容器，用干燥滤纸进行过滤。

8.待冷却后，用干燥滤纸将容量瓶中残留的乙醇过滤掉。

9.用分析天平测量它们的质量，记录下来。

10.待试样完全溶解后，用小刀沿着刻痕切割，并仔细除去碎屑，再按照石蜡切割方法切割。

11.将各种规格的硅酸盐晶体分别装入容量瓶中，用水洗涤容量瓶两次，用分析天平测量其质量，记录下来。

12.根据比热容表查出自己所需要晶体的比热容值，算出它的摩尔质量 M1，并换算成克每立方厘米的质量。

重庆科技学院大学物理实验报告
第个实验报告
一、实验目的
二、实验原理
三、实验仪器(型号、量程、精度或仪器误差等) 四、实验内容及步骤
五、实验数据记录表格
量热器黄铜内筒质量:
1
m= g黄铜比热容：
1
c=380)
J/(kg C
⋅︒
不锈钢搅拌环质量：
2
m= g不锈钢比热容：
2
c=500)
J/(kg C
⋅︒
传感器外壳质量：
3
m= g不锈钢传感器外壳比热容：
3
c=
2
c
冰水与内筒质量：
m+
1
m= g冰水质量：
m= g 锌粒质量：m = g锌的标准比热容：c =.
/
386kg
J℃测量量热筒内温度的变化情况：
t/min
T/℃
t/min
T/℃
六、预习思考题
(1)混合量热法的原理是什么？其基本实验条件为何？如何保证？
(2)为提高量热精度，本实验采取了哪些措施？
实验总评成绩
课程名称大学物理实验实验项目名称线膨胀系数测试实验开课院系及实验室数理系大学物理实验教学中心实验日期
姓名专业班级学号指导教师
教师评语：
评阅教师签字：批改时间：
在实验室预习的时间在实验室预习好后指导教师签字
八、数据处理
(3) 试分析在实验过程中，应当选取什么样的各种参量（如温度、水与锌的质量）进行测量，方能使得
实验精度较高？
七、数据记录
九、实验结果与分析
十、实验小结与体会。

比热容测定实验比热容测定实验是一种重要的物理实验，它可以帮助我们了解物质的热性质。

在本文中，我们将详细讨论比热容的定义和定律，并解释比热容测定实验的具体步骤和实验室准备工作。

此外，我们还会探讨该实验的应用和其他专业性角度。

首先，让我们来了解一下比热容是什么。

比热容是指物质在单位质量下吸收或释放的热量与其温度变化之间的关系。

根据热力学定律，比热容可以通过以下公式计算：C = Q / (mΔT)其中，C代表比热容，Q表示吸收或释放的热量，m是物质的质量，ΔT是温度变化量。

测量比热容的实验通常涉及加热和冷却物体，并测量其温度变化。

下面是步骤的详细解释：1. 实验准备：- 确定实验所需的材料和仪器。

通常情况下，我们会选择一个绝热杯，温度计，加热器和计时器等工具。

- 挑选适当的材料作为实验样品。

根据实验目的和需求，可以选择固体、液体或气体样品。

2. 温度测量：- 在实验开始之前，确保温度计已经校准并且准备好使用。

- 将温度计插入样品中，并记录开始时的温度。

3. 加热过程：- 将样品放入绝热杯中，并使用加热器逐渐加热样品。

- 使用计时器定时，同时记录样品的温度随时间的变化。

- 当样品达到所需的温度时停止加热。

4. 冷却过程：- 停止加热后，立即开始记录样品的温度随时间的变化。

- 使用计时器定时，直到样品的温度达到室温。

完成实验后，我们可以利用实验数据计算比热容。

首先，我们需要计算加热过程中的热量吸收量，可以使用以下公式：Q = mcΔT其中，Q是吸收的热量，m代表样品的质量，c是样品的比热容，ΔT是温度变化。

对于冷却过程，我们可以使用相同的公式计算释放的热量。

通过将热量吸收和释放的数据代入比热容的定义公式，我们可以得到比热容的数值。

比热容测定实验在许多实际应用中都具有重要意义。

比热容的值可以提供有关物质内部结构和相互作用的信息。

它在工程领域中用于设计和优化热交换装置，以便有效利用热量和能源。

此外，比热容也被广泛用于食品科学、材料科学和环境科学等领域的研究。