混合法测定金属的比热容

物质比热容的测量属于量热学范围，

由于量热实验的误差一般较大，

所以要做好量热实

验必须仔细分析产生各种误差的原因，并采取相应措施设法减小误差。

测定固体或液体的比热容，在温度变化不太大时常用混合量热法、冷却法、电流量热

器法。本实验用混合法测定金属的比热容。

一、实验目的

1

．

学习热学实验的基本知识，掌握用混合法测定金属的比热容的方法；

2

．

学习一种修正系统散热的方法。

二、仪器及用具

量热器，水银温度计，物理天平，待测金属粒，停表，量筒，烧杯及电加热器等。

三、实验原理

1

．

用热平衡原理侧比热容

在一个与环境没有热交换的孤立系统中，质量为

m

的物体，当它的温度由最初平衡态

0



变化到新的平衡态

i



时，所吸收（或放出）的热量

Q

为

)

(

0









i

mc

Q

（

1

）

式中

mc

称为该物体的热容，

c

称为物体的比热容，单位为Ｊ／（ｋｇ·

K

）

。

用混合法测定固体比热容的原理是热平衡原理。把不同温度的物体混合在一起时，高

温物体向低温物体传递热量，

如果与外界没有任何热交换，

则他们最终达到均匀、

稳定的平

衡温度，

这时称系统达到了热平衡。

高温物体放出的热量

1

Q

与低温物体吸收的热量

2

Q

相等，

即

1

Q

=

2

Q

（

2

）

本实验的高温部分由量热器内筒、

搅拌器、

水银温度计和热水等组成，

而处于室温的金属粒

为系统的低温部分。设量热器内筒和搅拌器（二者为同种材料制成）的质量为

1

m

，比热容

为

1

c

；热水质量为

2

m

，比热容为

2

c

；水银温度计的质量为

3

m

，比热容为

3

c

，它们的共同

温度为

1



。待测金属粒的质量为

M

，比热容为

c

，温度与室温

0



相同。将适量金属粒倒入

量热器内筒中，经过搅拌后，系统达到热平衡时的温度为

2



。假设系统与外界没有任何热

交换，则根据式（

2

）可知，实验系统的热平衡方程为

)

(

)

)(

(

0

2

2

1

3

3

2

2

1

1



















Mc

c

m

c

m

c

m

（

3

）

式中

3

3

c

m

为温度计的热容，其值用

1.92V(J/K)

表示，这里的

V

表示温度计浸入水中部分的

体积，单位用

3

cm

。于是，式（

3

）可写成

)

(

)

)(

92

.

1

(

0

2

2

1

2

2

1

1



















Mc

V

c

m

c

m