一、實驗目的比熱容是描述物體熱學性質(zhì)的一個重要物理量.根據(jù)熱平衡原理用混合法測定金屬比熱容是量熱學中的方法之一.本實驗用此法測定金屬樣品的比熱容,實驗在量熱器內(nèi)進行.要求學生掌握量熱器、溫度計、普通天平的正確使用方法；掌握用混合法測定金屬的比熱容；并學習根據(jù)誤差分析合理選擇參量進行實驗.二、實驗原理單位質(zhì)量的物質(zhì),其溫度升高1K(或1)所需的熱量叫做該物質(zhì)的比熱容.把具有一定溫度和質(zhì)量的待測系統(tǒng)與已知溫度、質(zhì)量、比熱容的已知系統(tǒng)混合,如果整個系統(tǒng)和外界沒有熱交換,則熱量將由高溫系統(tǒng)傳向低溫系統(tǒng),高溫系統(tǒng)放出的熱量全部被低溫系統(tǒng)所吸收,最后兩系統(tǒng)達到平衡狀態(tài).此即熱平衡原理.將比熱容為C質(zhì)量為溫度為的待測金屬樣品投入溫度為的盛有水的量熱器中,設量熱器內(nèi)筒（包括攪拌器）的質(zhì)量為,比熱容為,水的質(zhì)量為,比熱容為,溫度計浸入水中部分的體積為（以為單位）,以表示待測金屬樣品與量熱系統(tǒng)熱平衡后的溫度.由熱平衡原理可知：(1)式中左方是待測樣品傳遞給量熱系統(tǒng)的熱量表達式,右方是量熱系統(tǒng)所得之熱量表達式.因此:(2)常溫情況下,銅的比熱容；水的比熱容； 為溫度計浸入水中部分的熱容.三、儀器用具量熱器、溫度計（0-50和0-100各一支）、普通天平一臺、待測金屬粒若干、蒸汽鍋、酒精燈、水、冰塊.量熱器簡介：量熱器是通過測定物體間傳遞的熱量來求出物質(zhì)的比熱,潛熱及化學反應熱的儀器.是為了盡量減少實驗系統(tǒng)與環(huán)境之間的傳導,對流和輻射這三種方式而設計的.其結(jié)構(gòu)如圖1-9-1所示,主要是由兩個金屬筒（良導體）組成.將內(nèi)筒放在有蓋的大筒中,并插入帶有絕緣柄的攪拌器和溫度計,內(nèi)筒放置在絕熱架上,兩筒互不接觸,夾層中間充滿不傳熱的物質(zhì)（一般為空氣）,這樣就構(gòu)成量熱器.量熱器外筒用絕熱蓋蓋住,使內(nèi)桶上部的空氣不與外界發(fā)生對流.一般,常將內(nèi)筒外壁與和外筒外壁鍍亮,以減少熱輻射影響,這樣內(nèi)筒與外筒及環(huán)境之間不易進行熱交換,因而我們可以通過測定量熱器內(nèi)筒中待測物體和已知熱容量諸物體之間交換的熱量來計算待測物的比熱和潛熱等.圖1 量熱器示意圖量熱器只能使實驗系統(tǒng)粗略的接近一個孤立系統(tǒng).為了盡量減少系統(tǒng)與外界熱交換,實驗操作時也要注意絕熱問題.如盡量少用手觸摸量熱器的任何部分；應在遠離熱源（或空氣流通太快）的地方做量熱實驗；應使系統(tǒng)與外界溫度差盡可能小；應盡量迅速的完成實驗等等.盡管如此,在不同的熱學實驗中,根據(jù)不同的情況還應進行散熱或吸熱修正.四、注意事項1、（1）式成立的條件是系統(tǒng)與外界絕熱,實驗中這是不可能的,除非系統(tǒng)與環(huán)境溫度時時刻刻完全相同,否則就不可能完全達到絕熱的要求.為了盡可能使系統(tǒng)與外界交換的熱量達到最小,以減小這種誤差,除了使用量熱器以外,在實 驗操作過程中必須注意以下幾點：（1）盡可能使系統(tǒng)與外界溫差小.（2）盡量使實驗過程進行的迅速.（3）量熱器要遠離蒸汽鍋爐.（4）量熱器不要放在日光下和空氣流動快的地方.（5）混合、攪拌時要避免水濺出2、待測金屬樣品質(zhì)量溫度,水的質(zhì)量初溫如何選擇?應以實驗誤差最小,操作方便為原則.一般情況溫度計浸入水中部分熱容,在（2）式中略去1.94V,根據(jù)不確定度的合成,有：(3)略去其中小量可得：(4)由此可見,本實驗被測量的不確定度主要來自溫度測量.加大溫差可以減小相對不確定度.因此,選擇各參量時須注意加大溫差的幾條途徑是：（1）增加待測金屬樣品的質(zhì)量.（2）提高待測金屬樣品的溫度.（3）減少水的質(zhì)量.同時需注意：（4）水不能太少以致不能浸沒金屬（5）高溫的金屬投入過程中損失較大,因此投入時速度要快,否則熱量損失過大會帶來較大的系統(tǒng)誤差.（6）(4)式是在系統(tǒng)和外界沒有熱量交換的前提下,評定測量結(jié)果不確定度的近似表達式.實際測量過程很難滿足系統(tǒng)和外界沒有熱量交換的條件.因此,評定測量結(jié)果不確定度還應考慮到系統(tǒng)和外界熱量交換導致的測量結(jié)果不確定度分量.五、實驗內(nèi)容1．自行設計數(shù)據(jù)記錄表格.2．自行擬定主要實驗步驟.3．合理選擇實驗參量測定金屬比熱容.4．對結(jié)果進行具體的誤差分析,討論各次數(shù)據(jù)的離散程度和原因.5.把結(jié)果表示成的形式.六、思考題1．用混合法能否測定不良熱導體的比熱?為什么?2．分析實驗過程中還有哪些因素會影響測量結(jié)果?操作過程中如何盡量減少其影響?參考文獻1、陸廷濟等．物理實驗教程．上海：同濟大學出版社,20002、趙魯卿,王玉文.普通物理實驗.西安：西北大學出版社,19933、丁慎訓,張連芳.物理實驗教程.北京：清華大學出版社,2002 http://202.207.213.2/physic/dzkjjqtwj01/dxwldzjan/1_9.htm