冰的溶解热分解.docx

南昌大学物理实验报告 课程名称： 大学物理实验 实验名称： 冰的溶解热 学院： 信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： 实验地点： 座位号： 实验时间： 第周周三下午16：00 一、实验目的： 1、理解溶解热的物理意义，掌握混合量热法测定冰的比熔化热； 2、学会一种用图解法估计和消除系统散热损失的修正方法； 3、熟悉集成温度传感器的特性及定标。 二、实验原理： 1．混合量热法测量冰熔解热原理 在一定压强下，晶体熔解时的温度称为熔点。单位质量的晶体熔解为同温度的液体时所吸收的热量，称为熔解潜热，也称熔解热L。不同的晶体有不同的熔解热。 本实验是量热学实验中的一个基本实验，采用了量热学实验的基本方法——混合量热法。它所依据的原理是，在绝热系统中，某一部分所放出的热量等于其余部分所吸收的热量。 将m1克0℃的冰投入盛有m2克T1℃水的量热器内筒中。设冰全部熔解为水后平衡温度为T2℃，若量热器内筒、搅拌器的质量分别为m3、 m4，其比热容分别为C1、C2，,水的比热容为C0。则根据混合量热法所依据的原理，冰全部熔解为同温度（0℃）的水及其从0℃升到T2℃过程中所吸收的热量等于其余部分从温度T1℃降到T2℃时所放出的热量，即 m2c0+m3c1+m4c2T1-T2=m1L+m1T2c0 （4-15-1） 由此可得冰的熔解热为 L=1m1m2c0+m3c1+m4c2T1-T2-T2c0 （4-15-2） 在上式中，水的比热容C0为4.18×103J/kg.℃,内筒、搅拌器和温度计都是铝制的，其比热容C1=C2=0.9002×103J/kg.℃ 2．实验过程中的散热修正 前已指出，必须在系统与外界绝热的条件下进行实验。为了满足此条件，我们应该从实验装置、测量方法和实验操作等方面尽量减少热交换。但是，由于实际上往往很难做到与外界完全没有热交换，因此，必须研究如何减少热量交换对实验结果的影响。 设图4-15-2所示的温度-时间曲线是在进行冰的熔解热实验过程中绘制的，T1为水的初温，它较环境温度T0高，因此，在投入冰块之前，由于向外界散热，水温也随时间而缓慢降低，如AB段所示。与B点相应的温度为T1，它就是投入冰块时的温度。在刚投入冰块时，水温高，冰的有效面积大，熔解快，因此系统温度T降低较快，如BC段所示；随着冰的不断熔化，冰块逐渐变小，水温逐渐降低，冰熔解就慢了，水温的降低就变缓慢了，如CD段所示。D点的温度为T2，它是冰块和水混合后的最低平衡温度。此后，由于系统从外界吸热，水温缓慢升高，如DE段所示。 牛顿冷却定律指出，当系统与环境的温度差不大（不超过10～15℃）时，系统温度的变化率与温度差成正比，其数学式为 （4-15-3） 式中T为系统的温度，T0为环境的温度，k’为散热系数，只与系统本身的性质有关。设系统的热容为C，并注意到,于是，上式可改写为 （4-15-4） 式中k=k‘C,也是常数。 根据上式，实验过程中，即系统温度从T1变为T2这段时间（t1～t2）内系统与环境间交换的热量为 （4-15-5） 前一项T-T00，系统散热，后一项T-T00,系统吸热，两积分对应与图4-15-2中面积 由此可见，SA与系统向外界散失的热量成正比，即有Q散=KSA；SB与系统从外界吸收的热量成正比，即有Q吸=KSB。因此，只要SA≈SB，系统对外界的吸热和散热就可以相互抵消。 要使SA≈SB，就必须使（T1-T0）（T0-T2），究竟T1和T2应取多少，或（T1-T0）：（T0-T2）应取多少，要在实验中根据具体情况调整选择。具体做法是要进行多次实验，而且在做完某次实验并绘制出T～t曲线后，根据SA和SB的面积判断出下一次实验应如何改变T1和T2。如此反复多次，就能找出最佳的初温T1和末温T2。 上述这种使散热与吸热相互抵消的作法，往往要经过若干次试验，才能获得比较好的效果。 三、实验仪器： 量热器、药物分析天平、秒表、温度计、冰、烧杯、吸水纸、夹子等 四、实验内容和步骤： 1．冰的制备 将冰从冰箱取出后置于0℃的容器中，过