固体比热容的测定研究.docx
上传者：全娇
2022-07-05 13:04:07上传
DOCX文件
2.59 MB
The document was finally revised on 2021
固体比热容的测定研究
固体比热容的测定研究
孙庆斌
摘要：本文研究了利用混合法测量固体比热容的测定原理以及改进方法，并用实验方法加以验证。通过实验数据的分析处理，讨论了实验误差的来源，主要对热散失、质量测量等方面引起的实验偶然误差提出实验改进方案，从而提高实验精度。
关键词：固体比热容 混合法 热平衡原理
Determination of specific heat of solid research
Sun Qingbin
Abstract: In this paper, we use the mixed measurement determination of specific heat of solid principles,and to improve methods and verified by experiment. Through the analysis of experimental data processing, we discuse the sources of experimental error, mainly adout the heat loss, such as the quality of measurement error caused by accidental proposed experimental test improvement program to improve the experimental precision.
Key word: Specific heat of solid Mixed method Heat balance equation
目 录
第1章 绪 论
比热容亦称比热，是指单位质量物质的热容量，也是特定粒子（电子、原子、分子等）结构及其运动特性的宏观表现。我们可以从特定微观粒子的结构出发求算比热容，也可以根据实验测量比热容反过来联系和探索微观结构及其运动特性。比热容涉及质量、温度、热量、物质四个因素。对于一定质量物体比热容的大小与物体的性质有关，而且与物体的温度也有关。过程不同，比热容的值也不同。对于固态物质，在温度变化时要保持其体积不变，这是相当困难的。固体中讨论的热容量一般指定容比热容，它包括两方面的贡献：一是来源于金属振动的贡献，称为晶格比热容；一是来源于金属中自由电子热运动的贡献，称为电子比热容。
比热容是化学家和物理学家共同关心的一个问题。比热容的测量对了解晶格振动、电子能带结构和能态密度、磁性材料中磁性离子的能级、固体中的相变（正常态和超导态转变）等都是有力的工具。不少科学家在测量比热容及有关理论方面作出过贡献。本文通过详细的资料收集以及严密的实验过程对固体比热容的测定做研究。
第2章 混合法测量固体比热容
实验原理
温度不同的物体混合之后，热量从高温物体传给低温物体，如果在混合过程中与外界无热量交换，最后将达到一均匀稳定的平衡温度，在这个过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量，此称为热平衡原理。根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。
将质量为、温度为的金属投入量热器的水中。设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中的部分）的比热容为，其中水的质量为，比热容是，待测物投入水中之前的水温为。在待测物投入水中以后，其混合温度为，则在不计量热器与外界的热交换的情况下，将存在下列关系：
（2.1.1）
即
（2.1.2）
量热器的热容可以根据其质量和比热容算出。设量热器筒和搅拌器由相同的物质（铜）制成，其质量为，比热容为，则
（2.1.3）
式中为温度计插入水中部分的热容。的值可由下式求出：
式中为温度计插入水中部分的体积。表示以为单位时的数值，而表示以为单位时的数值。量热器的热容也可以用混合法测量。即
固体比热容的测定研究
固体比热容的测定研究
孙庆斌
摘要：本文研究了利用混合法测量固体比热容的测定原理以及改进方法，并用实验方法加以验证。通过实验数据的分析处理，讨论了实验误差的来源，主要对热散失、质量测量等方面引起的实验偶然误差提出实验改进方案，从而提高实验精度。
关键词：固体比热容 混合法 热平衡原理
Determination of specific heat of solid research
Sun Qingbin
Abstract: In this paper, we use the mixed measurement determination of specific heat of solid principles,and to improve methods and verified by experiment. Through the analysis of experimental data processing, we discuse the sources of experimental error, mainly adout the heat loss, such as the quality of measurement error caused by accidental proposed experimental test improvement program to improve the experimental precision.
Key word: Specific heat of solid Mixed method Heat balance equation
目 录
第1章 绪 论
比热容亦称比热，是指单位质量物质的热容量，也是特定粒子（电子、原子、分子等）结构及其运动特性的宏观表现。我们可以从特定微观粒子的结构出发求算比热容，也可以根据实验测量比热容反过来联系和探索微观结构及其运动特性。比热容涉及质量、温度、热量、物质四个因素。对于一定质量物体比热容的大小与物体的性质有关，而且与物体的温度也有关。过程不同，比热容的值也不同。对于固态物质，在温度变化时要保持其体积不变，这是相当困难的。固体中讨论的热容量一般指定容比热容，它包括两方面的贡献：一是来源于金属振动的贡献，称为晶格比热容；一是来源于金属中自由电子热运动的贡献，称为电子比热容。
比热容是化学家和物理学家共同关心的一个问题。比热容的测量对了解晶格振动、电子能带结构和能态密度、磁性材料中磁性离子的能级、固体中的相变（正常态和超导态转变）等都是有力的工具。不少科学家在测量比热容及有关理论方面作出过贡献。本文通过详细的资料收集以及严密的实验过程对固体比热容的测定做研究。
第2章 混合法测量固体比热容
实验原理
温度不同的物体混合之后，热量从高温物体传给低温物体，如果在混合过程中与外界无热量交换，最后将达到一均匀稳定的平衡温度，在这个过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量，此称为热平衡原理。根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。
将质量为、温度为的金属投入量热器的水中。设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中的部分）的比热容为，其中水的质量为，比热容是，待测物投入水中之前的水温为。在待测物投入水中以后，其混合温度为，则在不计量热器与外界的热交换的情况下，将存在下列关系：
（2.1.1）
即
（2.1.2）
量热器的热容可以根据其质量和比热容算出。设量热器筒和搅拌器由相同的物质（铜）制成，其质量为，比热容为，则
（2.1.3）
式中为温度计插入水中部分的热容。的值可由下式求出：
式中为温度计插入水中部分的体积。表示以为单位时的数值，而表示以为单位时的数值。量热器的热容也可以用混合法测量。即
固体比热容的测定研究
