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；2.恒溫加熱盤C；3.鋁盤；4.膠木墊板；5.測量探頭；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估算這一交換過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對流的方式散發(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)，并還與物體周圍對流散熱的情況（對流分自然對流和強(qiáng)迫對流。沒有風(fēng)吹時(shí)，物體與周圍空氣的對流是自然對流；有

3、風(fēng)吹時(shí)是強(qiáng)迫對流，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)將通過觀測鋁盤的冷卻過程來測出a及，由于式（3）在直角坐標(biāo)圖上是一曲線，改用雙對數(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，至于鋁盤冷卻過程中的溫度?？捎谩吧岜P”溫度測到。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，打開加熱開關(guān)，用加熱盤對標(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。并將加熱盤移開，使樣品自然冷卻，繼續(xù)觀察鋁盤的溫度變化，并用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，記錄溫度1和對應(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，故可對式（3）兩過取對數(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、,并求出斜率的絕對值。（如圖1所示）再以為橫坐標(biāo)。為縱坐標(biāo)，在雙對數(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、稱出鋁盤質(zhì)量m,算出k值（為已知）把k、a和代入式（2）即得鋁盤的冷卻定律。五、注意事項(xiàng)如