第二節(jié) 熱容1

1、第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院一、熱容定義一、熱容定義二、熱容經(jīng)驗?zāi)Ｐ投?、熱容?jīng)驗?zāi)Ｐ腿⒐腆w熱容的量子理論三、固體熱容的量子理論四、影響熱容的因素四、影響熱容的因素五、熱容的測定五、熱容的測定六、熱分析方法應(yīng)用六、熱分析方法應(yīng)用第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院一、熱容定義一、熱容定義1、熱容定義、熱容定義材料在溫度上升或下降時要吸熱或放熱，在材料在溫度上升或下降時要吸熱或放熱，在沒有相變沒有相變或或化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的條件下，材料溫度升高的條件下，材料溫度升高1 K時所時所吸收的熱量吸收的熱量(Q)稱作該材料

2、的稱作該材料的熱容熱容。用。用C表示。表示。(content)熱容單位：熱容單位： J/K熱容的數(shù)學(xué)表達式：熱容的數(shù)學(xué)表達式：TTTQC注意：注意：(1)材料種類不同，熱容不同；材料種類不同，熱容不同；(2)質(zhì)量不同，熱容不同；質(zhì)量不同，熱容不同；(3)溫度不同，熱容不同；溫度不同，熱容不同；第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2、熱容分類、熱容分類(1)比熱容比熱容(質(zhì)量熱容質(zhì)量熱容)單位質(zhì)量材料的熱容稱之為單位質(zhì)量材料的熱容稱之為比熱容比熱容(質(zhì)量熱容質(zhì)量熱容)。單位：。單位：J/(kgK)(2)比定壓熱容比定壓熱容當加熱過程在恒壓條件下進行時，所測定

3、的比熱容，當加熱過程在恒壓條件下進行時，所測定的比熱容，cp表表示。示。(3)比定容熱容比定容熱容加熱過程在保持物體體積不變的條件下進行時，所測定的加熱過程在保持物體體積不變的條件下進行時，所測定的比熱容，比熱容，cv表示。表示。mTHmTQcppp11mTEmTQcvvv11第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院注意注意：(1) cp 與與cv摩均是溫度的函數(shù)；摩均是溫度的函數(shù)；(2) cp cv，對于固體材料二者差異很?。?，對于固體材料二者差異很??；(3) cp 實驗上測定方便實驗上測定方便，但，但cv理論上更有意義理論上更有意義 ；(4) cp 與與c

4、v具有如下關(guān)系：具有如下關(guān)系：/2TVccmVvp式中：式中：Vm為摩爾容積；為摩爾容積；VdTdVV為體積膨脹系數(shù)；為體積膨脹系數(shù)；VdpdV為三向靜力壓縮系數(shù)；為三向靜力壓縮系數(shù)；第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(4)平均熱容平均熱容單位質(zhì)量的材料從溫度單位質(zhì)量的材料從溫度T1到到T2所吸收熱量的平均值，所吸收熱量的平均值，注意：平均熱容是比較粗略的，溫度差范圍越大，精確性越差，因此要注意溫度適用范圍。當注意：平均熱容是比較粗略的，溫度差范圍越大，精確性越差，因此要注意溫度適用范圍。當T2趨趨近于近于T1時，比熱容為：時，比熱容為：(5)摩爾熱容摩

5、爾熱容mTTQC112均mTQC1真1摩爾材料所具有的熱容，單位：摩爾材料所具有的熱容，單位： J/(molK)定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容Cp,m定容摩爾熱容定容摩爾熱容Cv,m第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二、熱容經(jīng)驗?zāi)Ｐ投?、熱容?jīng)驗?zāi)Ｐ蛯τ诠腆w材料，上世紀發(fā)現(xiàn)兩個經(jīng)驗規(guī)律：對于固體材料，上世紀發(fā)現(xiàn)兩個經(jīng)驗規(guī)律：一是一是元素元素的熱容定律的熱容定律杜隆一珀替定律杜隆一珀替定律一是一是化合物化合物的熱容定律的熱容定律柯普定律柯普定律1、杜隆一珀替定律、杜隆一珀替定律恒壓下元素的原子摩爾熱容為恒壓下元素的原子摩爾熱容為25J/(molK)。根據(jù)能量均分定

6、理，一振動自由度的平均動能是根據(jù)能量均分定理，一振動自由度的平均動能是1/2 kBT，對應(yīng)平均勢能是，對應(yīng)平均勢能是1/2 kBT。對于摩爾常數(shù)。對于摩爾常數(shù)N0個原子，則總自由度為個原子，則總自由度為3N0。TNkEB3VVTEC B3Nk R3第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2、柯普定律、柯普定律化合物分子熱容等于構(gòu)成此化合物各元素原子熱容之和?；衔锓肿訜崛莸扔跇?gòu)成此化合物各元素原子熱容之和。理論解釋：理論解釋：C=nici。其中，。其中，ni：化合物中元素：化合物中元素i的原子數(shù)；的原子數(shù)；ci：元素：元素 i 的摩爾熱容。的摩爾熱容。 對于雙

7、原子的固態(tài)化合物，摩爾熱容為對于雙原子的固態(tài)化合物，摩爾熱容為2R；對于三原子的固態(tài)化合物，摩爾熱容為；對于三原子的固態(tài)化合物，摩爾熱容為3R，以此類推。，以此類推。但實際上，固體熱容不滿足上述規(guī)律，如圖所示。但實際上，固體熱容不滿足上述規(guī)律，如圖所示。經(jīng)典的熱容理論在低溫下是適用的，熱容隨溫度變化只能經(jīng)典的熱容理論在低溫下是適用的，熱容隨溫度變化只能用量子理論解釋。用量子理論解釋。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院三、固體熱容的量子理論三、固體熱容的量子理論3.1、熱容的量子模型、熱容的量子模型熱容的量子理論基于如下模型：熱容的量子理論基于如下模型：在

8、同一溫度下，物質(zhì)中不同質(zhì)點的熱振動頻率不盡相同；在同一溫度下，物質(zhì)中不同質(zhì)點的熱振動頻率不盡相同；在同一溫度下，物質(zhì)中同一質(zhì)點的振動能量也時大時小，并不一致；在同一溫度下，物質(zhì)中同一質(zhì)點的振動能量也時大時小，并不一致；振動能量是量子化的，能量單位為振動能量是量子化的，能量單位為 。)(h最常用的兩個模型：愛因斯坦模型，德拜模型。最常用的兩個模型：愛因斯坦模型，德拜模型。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院3.2、愛因斯坦模型、愛因斯坦模型(1)(1)晶體中原子的振動是相互獨立的；晶體中原子的振動是相互獨立的；1.模型設(shè)晶體由摩爾常數(shù)設(shè)晶體由摩爾常數(shù)N個原子

9、組成，因為每個原子可以沿三個方向振動，共有個原子組成，因為每個原子可以沿三個方向振動，共有3N個頻率為個頻率為 0的振動的振動。 NiiEE31iiinE 212.計算(1)(1)熱容表達式熱容表達式(2)(2)所有原子都以相同的頻率所有原子都以相同的頻率 0作振動作振動。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2021300TkeeNkBTkTkBBBTECV110TkBen0021130TkBeNENiinE31021TkfNkCBEBV032200) 1(00TkTkBBEBBeeTkTkf令令 通常用愛因斯坦溫度通常用愛因斯坦溫度 E代替頻率代替頻率

10、0，定義為，定義為kB E= 0，第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院TfNkCEEBV32201TTEEEBEEEeeTTfTkf 愛因斯坦熱容函數(shù)愛因斯坦熱容函數(shù)。愛因斯坦溫度愛因斯坦溫度 E確定：確定：取上式與實驗結(jié)果擬合，使得在比熱顯著改變的溫度范圍內(nèi)，理論曲線與試驗數(shù)據(jù)相當好的符合取上式與實驗結(jié)果擬合，使得在比熱顯著改變的溫度范圍內(nèi)，理論曲線與試驗數(shù)據(jù)相當好的符合，與選取合適的，與選取合適的 E值。值。對于大多數(shù)固體材料，對于大多數(shù)固體材料， E在在100300 K的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。所以所以第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大

11、學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院221TTEEEEEeeTTf122122TTTEEE高溫時，當高溫時，當T E時，時，(1)2222TTTTEEEEEeeeeT ! 3! 21e32xxxx2221 ()21 (1)TTTEEE3.高低溫極限討論高低溫極限討論TfNkCEEBV3RNkB33第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院221TTEEEEEeeTTf(2)低溫時，當?shù)蜏貢r，當T E時，時，, 0T缺陷缺陷：當溫度很低時，絕熱體的熱容以：當溫度很低時，絕熱體的熱容以T3趨于零，但愛因斯坦模型中趨于零，但愛因斯坦模型中CV比比T3更快的趨于零。與實驗更快的趨于零。

12、與實驗誤差較大。誤差較大。02323TBTETTEBVEEeNkTeTNkCTEEeT12TfNkCEEBV3TEBEeTNk132第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：按照愛因斯坦溫度的定義，愛因斯坦頻率：按照愛因斯坦溫度的定義，愛因斯坦頻率 E大約為大約為1013Hz，處于遠紅外光頻區(qū)，相，處于遠紅外光頻區(qū)，相當于長光學(xué)波極限。當于長光學(xué)波極限。而具體計算表明，在甚低溫度下，格波的頻率很低，屬于長聲學(xué)波，也就是說，而具體計算表明，在甚低溫度下，格波的頻率很低，屬于長聲學(xué)波，也就是說，在甚低溫度下，晶體的熱容主要由長聲學(xué)波決定。因此愛因斯

13、坦模型在低溫時不能與實驗相吻合。因此愛因斯坦模型在低溫時不能與實驗相吻合。kB E= E，第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院3.2、晶體熱容的德拜模型、晶體熱容的德拜模型（1）晶體視為各向同性的連續(xù)介質(zhì)，格波視為彈性波；）晶體視為各向同性的連續(xù)介質(zhì)，格波視為彈性波；1.模型模型:（2）有一支縱波兩支橫波；）有一支縱波兩支橫波；（3）晶格振動頻率在）晶格振動頻率在 之間之間( D為德拜頻率為德拜頻率)。D0 2.計算計算TfNkCDVDB3TfDD-德拜熱容函數(shù)德拜熱容函數(shù)取德拜溫度取德拜溫度BDDk德拜溫度是一個重要的參數(shù)，與材料的彈性模數(shù)、熔點及鍵的德

14、拜溫度是一個重要的參數(shù)，與材料的彈性模數(shù)、熔點及鍵的強度有關(guān)系；不同的材料具有不同的德拜溫度。強度有關(guān)系；不同的材料具有不同的德拜溫度。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院xdxeeTTfTxxDDD402313其中其中(1)當當T較高時較高時，x1，xdxeeTTfTxxDDDD402313xdxeeTTxxDD402223133.高低溫極限情況討論高低溫極限情況討論xxxxTTd22134023DD ! 3! 21e32xxxx1d3D023D xxTT TkxB 第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院RNkB33高

15、溫時與實驗規(guī)律和經(jīng)典理論相吻合。高溫時與實驗規(guī)律和經(jīng)典理論相吻合。TfNkCDDBV3xdxeeTTfxxDDD40231343D1543 T34512DBVTNkC(2)當溫度較低溫時，當溫度較低溫時， TD 由上式看出，在極低溫度下，比熱與由上式看出，在極低溫度下，比熱與T3成正比，這個規(guī)律稱為德拜理論。該理論在低溫極限是嚴成正比，這個規(guī)律稱為德拜理論。該理論在低溫極限是嚴格正確的。格正確的。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗)()(VDVCTC(1)忽略了晶體的各向異性；忽略了晶體的各向異性；德拜熱容理論模型的局限性原因：德拜熱容理論模型的局限

16、性原因：(2)高溫時忽略了一些頻率大于德拜截至頻率的光學(xué)波和高頻聲學(xué)波對熱容的貢獻。高溫時忽略了一些頻率大于德拜截至頻率的光學(xué)波和高頻聲學(xué)波對熱容的貢獻。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院注意注意：上述熱容量子模型，適合于金屬晶體和部分簡單離子晶體，但并不完全適合于其他化合物；上述熱容量子模型，適合于金屬晶體和部分簡單離子晶體，但并不完全適合于其他化合物；實際材料存在多相結(jié)構(gòu)，并有晶界、雜質(zhì)等缺陷的存在，理論計算誤差就會增大；實際材料存在多相結(jié)構(gòu)，并有晶界、雜質(zhì)等缺陷的存在，理論計算誤差就會增大；實際上實際上電子運動電子運動能量的變化對熱容也有貢獻，但很

17、?。恢挥挟敎囟群艿蜁r，電子熱容就成為不能量的變化對熱容也有貢獻，但很小；只有當溫度很低時，電子熱容就成為不可忽略的因素?？珊雎缘囊蛩?。德拜模型解釋不了超導(dǎo)現(xiàn)象。德拜模型解釋不了超導(dǎo)現(xiàn)象。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院四、影響熱容的因素四、影響熱容的因素1 1、對于固體材料，熱容與材料的對于固體材料，熱容與材料的組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)關(guān)系不大關(guān)系不大第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2、相變相變產(chǎn)生額外的熱效應(yīng)，因此對熱容產(chǎn)生影響產(chǎn)生額外的熱效應(yīng)，因此對熱容產(chǎn)生影響一級相變一級相變：相變時兩相化學(xué)勢相等，焓有突變，但化

18、相變時兩相化學(xué)勢相等，焓有突變，但化學(xué)勢的一級偏微商不相等；相變時有潛熱學(xué)勢的一級偏微商不相等；相變時有潛熱和體積的變化。和體積的變化。二級相變二級相變：相變時兩相化學(xué)勢相等，焓無突變，化學(xué)相變時兩相化學(xué)勢相等，焓無突變，化學(xué)勢的一級偏微商相等，但二級偏微商不相勢的一級偏微商相等，但二級偏微商不相等；相變時無潛熱和體積的變化，但熱容、等；相變時無潛熱和體積的變化，但熱容、熱膨脹系數(shù)發(fā)生變化。熱膨脹系數(shù)發(fā)生變化。晶體熔融、升華；液體結(jié)晶、蒸發(fā)；氣體凝聚、冷凝以及晶體中大多晶體熔融、升華；液體結(jié)晶、蒸發(fā)；氣體凝聚、冷凝以及晶體中大多數(shù)晶型轉(zhuǎn)變都屬一級相變；合金有序無序轉(zhuǎn)變、鐵磁性順磁性轉(zhuǎn)數(shù)晶型轉(zhuǎn)變

19、都屬一級相變；合金有序無序轉(zhuǎn)變、鐵磁性順磁性轉(zhuǎn)變、超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變等均屬于二級相變。變、超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變等均屬于二級相變。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院4、溫度溫度對熱容的影響對熱容的影響熱容與溫度的關(guān)系一般由實驗確定。根據(jù)實驗結(jié)果加以整理可以得到如下的經(jīng)驗公式：熱容與溫度的關(guān)系一般由實驗確定。根據(jù)實驗結(jié)果加以整理可以得到如下的經(jīng)驗公式：2cTbTacp3、氣孔率氣孔率對熱容的影響對熱容的影響雖然固體材料的摩爾熱容不是結(jié)構(gòu)敏感的，但對于多孔材料因為質(zhì)量輕，所以比熱容小，因此提高雖然固體材料的摩爾熱容不是結(jié)構(gòu)敏感的，但對于多孔材料因為質(zhì)量輕，所以比熱容小，因此提高

20、輕質(zhì)隔熱磚的溫度所需要的熱量遠低于致密的耐火磚。輕質(zhì)隔熱磚的溫度所需要的熱量遠低于致密的耐火磚。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院表表3.1 某些無機材料的熱容某些無機材料的熱容-溫度關(guān)系經(jīng)驗方程式系數(shù)溫度關(guān)系經(jīng)驗方程式系數(shù) 名 稱 a b103 c10-5 溫度范圍(K) 氮化鋁 5.47 7.8 298900 剛玉（-Al2O3） 27.43 3.06 8.47 2981800 莫來石（3 Al2O32SiO4） 87.55 14.96 26.68 2981100 碳化硼 22.99 5.40 10.72 2981373 氧化鈹 8.45 4.00

21、3.17 2981200 氧化鉍 24.74 8.00 298800 氮化硼（-BN） 1.82 3.62 2731173 硅灰石（CaSiO3） 26.64 3.60 6.52 2981450 氧化鉻 28.53 2.20 3.74 2981800 鉀長石（K2OAl2O36SiO2） 63.83 12.90 17.05 2981400 氧化鎂 10.18 1.74 1.48 2982100 碳化硅 8.93 3.09 3.07 2981700 -石英 11.20 8.20 2.70 298848 -石英 14.41 1.94 2982000 石英玻璃 13.38 3.68 3.45 298

22、2000 碳化鈦 11.83 0.80 3.58 2981800 金紅石（TiO2） 17.97 0.28 4.35 2981800 第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院5、組成對熱容的影響、組成對熱容的影響多組成材料（多相合金，復(fù)合材料）應(yīng)當復(fù)合加和關(guān)系多組成材料（多相合金，復(fù)合材料）應(yīng)當復(fù)合加和關(guān)系，即物質(zhì)的摩爾熱容等于構(gòu)成該化合物各元即物質(zhì)的摩爾熱容等于構(gòu)成該化合物各元素原子熱容的綜合。素原子熱容的綜合。C=nici。式中，式中， ni：多組成材料中元素：多組成材料中元素i的摩爾數(shù)；的摩爾數(shù)； ci：元素：元素i的摩爾熱容。的摩爾熱容。第二節(jié)第二節(jié)

23、熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院五、熱容的測定五、熱容的測定固體熱容通常采用混合法和電熱法來測定。固體熱容通常采用混合法和電熱法來測定。1、混合法測量固體材料的比熱容、混合法測量固體材料的比熱容T ：曲管溫度計；：曲管溫度計； P ：攪拌器：攪拌器 ； J： 套筒；套筒；C： 量熱器桶；量熱器桶； G ：保溫用玻璃棉：保溫用玻璃棉混合法測量固體材料的比熱容是在混合法測量固體材料的比熱容是在加熱器加熱器和和量熱器量熱器中進行。中進行。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院1.1、測量原理、測量原理混合法測量固體材料的比熱容是采用混合

24、法測量固體材料的比熱容是采用熱平衡原理熱平衡原理。將質(zhì)量為將質(zhì)量為m的待測固體試樣加熱到的待測固體試樣加熱到T2;將質(zhì)量為將質(zhì)量為m，溫度為，溫度為T2的待測固體試樣投入到量熱器的水中，量熱器的熱容為的待測固體試樣投入到量熱器的水中，量熱器的熱容為q，水的質(zhì)量為，水的質(zhì)量為m0, c0。待測固體試樣投入水中之前的溫度為。待測固體試樣投入水中之前的溫度為T1?；旌虾蟮臏囟葹椤；旌虾蟮臏囟葹門3。忽略量熱器與外界熱交換，按照熱平衡原理，待測試樣熱容為：忽略量熱器與外界熱交換，按照熱平衡原理，待測試樣熱容為：)(32TTcm)(1300TTqcm)()(321300TTmTTqcmc第二節(jié)第二節(jié) 熱

25、容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院1.2、量熱器熱容、量熱器熱容q的確定的確定設(shè)量熱器筒和攪拌器由相同的物質(zhì)組成，質(zhì)量為設(shè)量熱器筒和攪拌器由相同的物質(zhì)組成，質(zhì)量為m1 ,比熱容為比熱容為c1，溫度計插入水中部分的體積為，溫度計插入水中部分的體積為V，則則Vcmq9 . 111采用混合法確定量熱器筒采用混合法確定量熱器筒q:0m冷水質(zhì)量冷水質(zhì)量:1T水和量熱器的溫度水和量熱器的溫度: 0m熱水質(zhì)量熱水質(zhì)量:2T熱水的溫度熱水的溫度:3T混合溫度混合溫度:0c水的熱容水的熱容0013320 0)(cmTTTTcmq第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料

26、科學(xué)與工程學(xué)院2、 電熱法測定熱容電熱法測定熱容第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院)(12211100TTqqcmcmmcVIt加熱前溫度為加熱前溫度為T1 ；通以電流；通以電流I，加熱器電壓為，加熱器電壓為V，加熱時間為，加熱時間為t,:m被測物的質(zhì)量被測物的質(zhì)量:c被測物的熱容被測物的熱容:0m量熱器中水的質(zhì)量量熱器中水的質(zhì)量:0c水的比熱容水的比熱容:1m量熱器的質(zhì)量量熱器的質(zhì)量:1c量熱器的比熱容量熱器的比熱容:1q加熱器的熱容加熱器的熱容:2q溫度計插入水中部分熱容溫度計插入水中部分熱容)121110012qqcmcmTTVItmc第二節(jié)第二節(jié)

27、 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院六、熱分析方法應(yīng)用六、熱分析方法應(yīng)用1、熱分析方法定義、熱分析方法定義根據(jù)材料在不同溫度下發(fā)生熱量、質(zhì)量、體積等物理參數(shù)與材料組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系，對材料進行分析根據(jù)材料在不同溫度下發(fā)生熱量、質(zhì)量、體積等物理參數(shù)與材料組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系，對材料進行分析研究的方法稱為研究的方法稱為熱分析方法熱分析方法即在程序控制溫度下，測量物質(zhì)物理性質(zhì)隨溫度變化的一類技術(shù)。即在程序控制溫度下，測量物質(zhì)物理性質(zhì)隨溫度變化的一類技術(shù)。2、熱分析方法分類、熱分析方法分類（1）差熱分析）差熱分析 DTA (Differential Thermal Analysis

28、)（2）差示掃描量熱法）差示掃描量熱法 DSC (Differential Scanning Calorimetry)（3）熱重法）熱重法 TG (Thermal Gravimetry)（4）熱膨脹分析）熱膨脹分析 (見熱膨脹部分見熱膨脹部分)第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2.1、差熱分析、差熱分析 DTA儀器原理圖儀器原理圖1測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)；2加熱爐；加熱爐；3溫度溫度程序控制器；程序控制器；4記錄儀記錄儀差熱分析是在程序控制溫度下，將被測材料與差熱分析是在程序控制溫度下，將被測材料與參比物參比物在相同條件下加熱或冷卻，測量試樣與參比物在相同條件下加熱或冷卻，測量試樣與參比物之間之間溫差溫差(T)隨溫度或時間的變化關(guān)系。隨溫度或時間的變化關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 熱容熱容聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院聊城大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院a反應(yīng)起始點；反應(yīng)起始點；b峰頂點；峰頂點；c反應(yīng)終點反應(yīng)終點 峰面積峰面積S和熱效應(yīng)成