實驗一 物體在空氣中的冷卻規(guī)律

1、1實驗一實驗一Bi0.1的物體在空氣中的冷卻規(guī)律的物體在空氣中的冷卻規(guī)律一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?驗證Bi0.1的物體在無限大介質(zhì)中冷卻時，溫度只隨時間變化，與空間坐標無關(guān)。2測繪出銅柱在空氣中冷卻時的溫降曲線并與理論計算結(jié)果比較。二、實驗原理二、實驗原理一個Bi0.1的物體，初始溫度為t0突然置于溫度為常數(shù)的無限大介質(zhì)中冷卻，根據(jù)能量守恒定律，放出的熱量應(yīng)等于物體本身能量的減少，即：(1)??ddtcVtthA????)(式中：h—物

2、體表面與介質(zhì)間的放熱系數(shù)（W(m2℃)A—物體的表面積（m2）τ—冷卻時間（分）t∞—介質(zhì)溫度（℃）c—物體比熱（J(kg℃)）ρ—物體的材料密度（kgm3）V—物體的體積（m3）t—對應(yīng)于τ時刻的物體溫度（℃）（1）式積分可得：（2）??cVhAetttt?????0（2）式是在假定物體冷卻時，物體內(nèi)部各點溫度相同的情況下推倒出來的，它表明，物體的溫度只隨時間變化，與空間坐標無關(guān)。這中求解方法稱為集總熱容法。本實驗通過測定銅柱在空氣中

3、冷卻時溫度隨時間的變化，驗證上述假設(shè)是正確的。做出銅柱的溫降曲線并按（2）式計算結(jié)果做出溫降曲線，比較兩者間的差別。三、實驗設(shè)備三、實驗設(shè)備1銅柱懸掛架1個2銅柱1個3UJ—36型電位差計1臺4電熱器（電爐）1個3對（2）式兩邊取自然對數(shù)：(3)??cVhAtttt??????0ln??cVhAtttt??????)ln()ln(0（4）因tt∞hρc，V均為常數(shù)，α也作為常數(shù)，所以溫度t只是時間τ的函數(shù)。若令(5)???????xtt

4、ttyln0(6)cVhAb??代入式（3），則有：y=bx(7)(7)式即為線性回歸方程式。把所測中心點的溫度和對應(yīng)的時間依次代入（5）式，可求出n組y、x值，用作圖法或線性回歸法計算出回歸系數(shù)b，再由b求出h，即：（8）?????niiniiixyxb121AcVhb??4檢查Bi數(shù)，分析中心點和邊緣點的溫降規(guī)律。，h為銅柱表面與空氣間的?hLBi?平均放熱系數(shù)，λ為銅柱的導(dǎo)熱系數(shù)，L為定型尺寸，。AVL?5把h代入（2）式，計算出

5、與中心點對應(yīng)時刻的溫度并繪在同一張坐標紙上，做出一條溫降曲線比較，說明其差別及原因。表21測試記錄表時間（分）02468101418243040熱電勢（mv）6.7805.7105.3405.0404.7604.5004.0403.6803.2102.8602.440中心點溫度（℃）99.5587.7579.5575.2571.2567.5560.9555.7548.9543.7537.55時間（分）03579111519253141邊