【絕熱法金屬比熱測量實驗儀】
功能作用介紹：
比熱是物質(zhì)非常重要的一個物理參量，比熱的測量幾十年來為物理學(xué)各個領(lǐng)域的發(fā)展起到了重要的作用，尤其在物質(zhì)相變的研究中更是扮演了重要的角色，例如超導(dǎo)相變和超導(dǎo)BCS理論、液氦的λ相變、磁有序—無序相變、鐵電相變等?？梢姳葻釡y量在科學(xué)研究中的地位。正是如此，本科教學(xué)中比熱測量實驗是極其重要的一個大學(xué)物理實驗項目。但比熱測量的難點漏熱和熱平衡問題，所以除低溫比熱或精密測量需求外，基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中的金屬比熱測量大多采用混合法或冷卻法，裝置簡單易于實現(xiàn)，但操作復(fù)雜、理解困難，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)不少非物理專業(yè)學(xué)生僅局限于數(shù)據(jù)記錄和處理，概念不清，現(xiàn)象無法解釋，更不用說分析和解決問題了。所以研制一套更適合本科基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)的金屬比熱測量實驗項目具有重要意義。
本實驗儀從物質(zhì)比熱的定義出發(fā)，基于絕熱技術(shù)，通過測量樣品吸收的熱量和溫度變化，考慮樣品質(zhì)量后直接獲得金屬樣品的比熱，可替代目前基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中普遍采用的冷卻法和混合法。教學(xué)中我們知道冷卻法和混合法不僅誤差大，而且要獲得某樣品的比熱必須知道某參考樣品(或混合法中液體)的比熱，屬于相對法，況且冷卻法依據(jù)的冷卻規(guī)律教師要講解清楚學(xué)生需要具備相應(yīng)的熱學(xué)基礎(chǔ)，這對當前國內(nèi)高校面上的學(xué)生是有難度的。而絕熱法，概念清晰，學(xué)生很容易理解和接受，且測量誤差小，在上海大學(xué)3年的教學(xué)實踐中，師生反映良好，已編入教材《大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗》(朱紅妹，張義邴，張金倉，高等教育出版社，2012年)并應(yīng)用于大學(xué)物理實驗教學(xué)中。
裝置由上海大學(xué)物理實驗中心教師經(jīng)多年實驗教學(xué)探索后提出并于2011年研制完成，教學(xué)上講解簡單，概念清晰，學(xué)生很容易接受，而且樣品更換方便，操作性強，真空法蘭專設(shè)有大口徑石英玻璃，學(xué)生可觀察量熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利于學(xué)生觀察學(xué)習(xí)。整個測量裝置包含樣品室(恒溫器)、主機箱和真空系統(tǒng)，真空系統(tǒng)由真空泵、真空規(guī)和真空測量儀表組成，主機箱可提供樣品加熱電源，測量加熱電流、加熱電壓、加熱時間和溫度。熱量由加熱恒流源通過合金電阻片提供，溫度由鉑金屬薄膜電阻溫度計測量。相比混合法或冷卻法比熱測量，本實驗更突出比熱基本概念的理解和綜合能力的培養(yǎng)，適應(yīng)包含非物理專業(yè)學(xué)生在內(nèi)的比熱測量實驗教學(xué)。
本裝置可測量金屬材料(如銅、銀、鋁、鐵等)在室溫到100℃附近的固體比熱，與相應(yīng)工程材料公認值比較測量相對偏差小于10%。
作品名稱：絕熱法金屬比熱測量實驗儀
完成單位：上海大學(xué)/物理實驗中心
