四、实验步骤1 量热器的热容量测量.PPT

* 一、實驗目的 二、實驗原理 三、實驗儀器 四、實驗步驟 五、實驗問題與討論 * 一、實驗目的 1.學習量熱器的使用方法。 2.測量量熱器的熱容量。 3.利用混合量熱法測量金屬試樣的比熱。 二、實驗原理 將金屬試樣與已知比熱的物質接觸時，在絕熱情 況良好的條件下，金屬試樣與已知比熱物質交換的熱量應相同，由此性質可計算出金屬試樣的比熱。上述方法，稱為混合量熱法。 1. 混合量熱法 2. 量熱器的熱容量 假設有一熱容量為C的量熱器，內裝質量m1的冷水時，其熱平衡溫度為t1。今注入質量m2、溫度t2的熱水後，其熱平衡溫度為t，若忽略量熱器與環境的熱交換，則 本次實驗利用上式計算量熱器的熱容量。 3. 金屬比熱的測量 將比熱s、質量mx、溫度tx的高溫金屬試樣，投入熱容量C 的量熱器（內裝有質量m1、溫度t1的冷水）內，若熱平衡的溫度為 t，忽略量熱器與環境的熱交換時，則 本次實驗利用上式計算金屬試樣的比熱。 三、實驗儀器 ?量熱器（銅質內筒、外蓋、攪拌器、絕熱外筒） .......................1 個 ?金屬杯.....................1 個 ?電子秤.....................1 具 ?電湯匙.....................1 個 ?銅、鋁試樣（尾端繫著長度約 20 公分的棉線）......................各1個 ?溫度計(0 ～100°C ) ..2支 ?手套 .........................1 副 四、實驗步驟 1. 量熱器的熱容量測量 (1)將量熱器置於電子秤上，測量其質量 m，記錄之。 (2)取下外蓋，在量熱器的內筒中注入約半滿之冷水，後將外蓋蓋回，測量其質量 與熱平衡時的水溫 t1，記錄之。（冷水質量 。） (3)以金屬杯裝溫度t2的熱水（直接取自飲水機的熱開水或以電湯匙加熱冷水），倒入量熱器的內筒，直至水量 　約達 滿時，立即蓋上外蓋。緩緩上下搖晃攪拌 　器，使冷熱水能均勻混合，測量熱平衡的溫度t與量熱器的質量　　，記錄之。（注意：取用熱水時，要戴上手套以避免燙傷，且將熱水倒入內筒時，不要讓水 　噴濺到內筒外。熱水質量 。） (4)重複步驟(1) ～(3) ，再進行四次測量，將數據記錄之。 (5)利用　　　　　　　　，計算量熱器的熱容量。 2. 金屬試樣的比熱測定 (1)以電子秤測量銅塊的質量 mx，記錄之。 (2)手持銅塊上的棉線，將其放入裝熱水的金屬杯內，留待步驟 5 使用。 (3)將量熱器置於電子秤上，測量質量m，記錄之。 (4)在量熱器的內筒注入適量的冷水（其數量在銅塊放入時，能將銅塊完全浸沒），測量量熱器質量 與平衡溫度 t1，記錄之。（冷水質量 。） (5)測量步驟 2 中的水溫 tx（該溫度即為銅塊的溫度）後，將銅塊由熱水中取出，快速放入量熱器的內筒中，並蓋上外蓋。緩緩上下攪拌使水溫均勻，測量熱平衡的溫度 t，記錄之。（注意：取出高溫銅塊時，要注意安全。將銅塊投入內筒時，不要使內筒中的水濺出。） (6)重複步驟(2) ～(5)，再進行四次測量，將數據記錄之。 　 　利用 s=　　　　　　，計算銅塊的比熱。 (7)將銅塊改為鋁塊，重複以上步驟，將數據記錄之，並計算鋁塊的比熱。 五、實驗問題與討論 1. 比熱測量的誤差有哪些來源？ 答 (1)量熱器之熱容量的誤差。(2)環境與量熱器間有熱量交換。(3)溫度測量的誤差。(4)冷、熱水及金屬塊質量測量的誤差。(5)金屬塊放入量熱器前未擦乾。 2.測量銅塊的比熱時，當銅塊從金屬杯的熱水中取出時的溫度與銅塊放入量熱器內的溫度是否相同？如果兩者不同，對比熱測量值有何影響？ 答 銅塊由金屬杯移至量熱器過程，銅塊有部分熱能已經散逸到大氣中，因此銅塊在金屬杯內的溫度與移至量熱器內不同，且前者溫度較高。由於銅塊在量熱器時的溫度，應低於在金屬杯 中的溫度，因此s= 中的 tx 應以更小 的數值代入，故真實值應比測量值大。 * * *