冷卻規(guī)律的研究

1、冷卻規(guī)律的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯课矬w冷卻規(guī)律二、實(shí)驗(yàn)儀器1.YJ-RZT-II數(shù)字智能化熱學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；2.恒溫加熱盤(pán)C；3.鋁盤(pán)；4.膠木墊板；5.測(cè)量探頭；6.底座；7.天平。三、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)物體的溫度與周圍環(huán)境(介質(zhì))的溫度不相同時(shí).由于對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射的作用，物體的內(nèi)能就要隨時(shí)間而變化。物體不是從周圍環(huán)境獲得熱量，就是向周圍環(huán)境發(fā)散熱量，因此，物體的溫度也就隨時(shí)間而變化，直至與所處環(huán)境的溫度完全一致。即使在很精密的實(shí)驗(yàn)中，人們也很難完全阻止這種熱交換的發(fā)生。由于物體表面形狀、表面狀態(tài)及周圍環(huán)境的復(fù)雜性，要想用純理論方法來(lái)估算這一交換過(guò)程中散失或獲得的熱量是困難的，本實(shí)驗(yàn)將介紹和研究這一熱

2、換過(guò)程并估算其交換熱量的實(shí)驗(yàn)方法。一般情況下，由于物體的溫度不是很高，輻射散熱的作用可以忽略；又如果物體沒(méi)有與良導(dǎo)體直接接觸，熱傳導(dǎo)也可不計(jì)。這樣。被加熱物體與周圍環(huán)境的熱交換主要是對(duì)流。當(dāng)物體的溫度高于環(huán)境（空氣）的溫度0，那么物體的一部分熱量將通過(guò)對(duì)流的方式散發(fā)給周圍空氣，其溫度將逐漸下降。若在時(shí)間t到（t+t）這一間隔中，物體溫度下降了，則在t時(shí)間內(nèi)，物體所散失的熱量為Q=mc,式中，m是物體的質(zhì)量，C是物體的比熱容。每單位時(shí)間內(nèi)物體散失的熱量為 (1)式中，顯然也與溫度差（-0）有關(guān)，并還與物體周圍對(duì)流散熱的情況（對(duì)流分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。沒(méi)有風(fēng)吹時(shí)，物體與周圍空氣的對(duì)流是自然對(duì)流；有

3、風(fēng)吹時(shí)是強(qiáng)迫對(duì)流，可用系數(shù)a表示）和物體表面及周圍介質(zhì)有關(guān)。在一定近似程度內(nèi)，可以寫(xiě)成 （2）上式就是冷卻定律的表達(dá)式。式中k是與物體表面狀況、周圍介質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)環(huán)境條件不變時(shí)，它是一個(gè)常數(shù)。綜合式（1）和式（2）得 （3）本實(shí)驗(yàn)將通過(guò)觀測(cè)鋁盤(pán)的冷卻過(guò)程來(lái)測(cè)出a及，由于式（3）在直角坐標(biāo)圖上是一曲線，改用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)可使其成為一直線，并很容易在圖上求得a及。若已知其m和c，就可以求出k值，把k和a代入（2），就可以從實(shí)驗(yàn)中得到冷卻定律，并估算其交換的熱量，至于鋁盤(pán)冷卻過(guò)程中的溫度。可用“散熱盤(pán)”溫度測(cè)到。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按圖3連接好實(shí)驗(yàn)裝置，記下室溫0，順時(shí)針調(diào)節(jié)“溫度粗選”和“溫度細(xì)選”

4、鈕到底，打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)，用加熱盤(pán)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品加熱，同時(shí)監(jiān)視樣品溫度，達(dá)70.0停止加熱。并將加熱盤(pán)移開(kāi)，使樣品自然冷卻，繼續(xù)觀察鋁盤(pán)的溫度變化，并用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，記錄溫度1和對(duì)應(yīng)時(shí)間t1。初始時(shí)由于樣品溫度與室溫差別較大，降溫較快，所以記錄點(diǎn)要略密些。隨著樣品降溫，溫差變小，變化緩慢，記錄時(shí)間間隔可加大。當(dāng)溫度約為50時(shí)，停止測(cè)量。圖12、在毫米方格紙上，以t為橫人坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作出曲線。3、由于式（3）中a出現(xiàn)在指數(shù)上，故可對(duì)式（3）兩過(guò)取對(duì)數(shù)，得： （5）在冷卻曲線上。均勻取5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。分別作出該點(diǎn)的切線，記錄各切點(diǎn)溫度及、,并求出斜率的絕對(duì)值。（如圖1所示）再以為橫坐標(biāo)。為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作出5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，連成一直線，其斜率即為a值。，而直線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)值即為。（如圖2所示）（·S-1）4、稱出鋁盤(pán)質(zhì)量m,算出k值（為已知）把k、a和代入式（2）即得鋁盤(pán)的冷卻定律。五、注意事項(xiàng)如