17固体比热容.ppt

* * 混合法测固体的比热容 实验目的 掌握用混合法测固体的比热容 了解外推法散热的修正原理 实验原理 比热容：一克质量的物质，温度每升高（或降低）1 所吸收（或放出） 的热量为该物质的比热容。单位：焦/（千克 度）。 混合法测固体的比热容：高温物体与低温物体在绝热容器内混合，高温物体放出的热量将全部被低温物体吸收，最后达到同一温度（平衡温度）。 例： 质量为m克的铝块，温度 t1 ℃ ，迅速放到量热器内筒温度 t2 ℃ 的水中： 铝块：放热而降温 水，量热器和搅拌器：吸热而升温 平衡温度为 t℃: 铝块放出的热量： 水吸收的热量： 量热器吸收的热量： 忽略温度计吸收的热量，根据热交换定律： 式中： ——被测物体的比热容和质量 ——水的比热容和质量 ——量热器的比热容和质量 ——搅拌器的比热容和质量 得到： 实验仪器 量热器、天平、铝（铜）块、电炉、停表、搅拌器、冰块、温度计两支（0-50.00 和 0-100.0 各一支） ℃ ℃ 金属外筒 金属内筒 绝热盖 绝热架 温度计 搅拌器 量热器 量热器内筒置于绝热架上，外筒用绝热盖盖上，内外筒之间有绝热材料，内外筒间热传导极少，热辐射和吸收热辐射也极少，可认为是孤立系统 实验步骤 先将烧杯盛水置于电炉上加热，用天平称出铝块的质量m，用线拴住铝块，投入烧杯中加热。 用天平称出干的量热内筒质量 m2 和搅拌器质量 m3。 用量杯盛水若250ml倒入量热器内筒，再用天平称出总质量m’(包括搅拌器），水的质量：m1=m’-m2-m3。 测量量热器中水的初温 t2。 待烧杯中水沸腾后，将铝块迅速投入量热器中，并不断搅拌，此时水温不断升高，记下平衡温度，即为终温t。 根据公式求出 cx。 用外推法确定水的初温和末温 步骤同前。 步骤同前。 量热器内筒装入适量的冷水，然后再加入适量的冰块，总量为250ml左右。再用天平称出总质量m”，冰水混合的质量为：m1=m”-m2-m3。等冰块熔化后，将温度计插入内筒观察温度变化。此时温度应在室温以下。 将温度计（0-50 ）插入内筒的冰水中，仔细观察温度变化，并每隔一分钟记一次温度的读数。待水温升高到比室温低4 左右时，迅速将铝块从沸水中取出投入量热器中，同时搅拌， 观察水温变化，每隔一分钟记一次 温度的读数。共计6-8分钟。 5. 数据作图。外推出TF与TE ， 分别为修正后水的终温与初温。 ℃ ℃ t (min) T ℃ A B C D E F G 外推法的散热修正原理及作图步骤 高温物体投入水中达到平衡时需要时间，量热器有部分热量传给外界而耗散掉，因此实测终温不是理论计算中的终温。为减小误差，必须进行修正，这种修正称散热修正。 在温度——时间坐标中，数据曲线如上图所示，AB段为外界供热冰水温度上升阶段，CD段为高温物体投入稳定后向外散热温度下降部分。TB、TC为水的实际初温与终温。 作图步骤： 在实测曲线BC间找一点G，过G作一垂直于坐轴的直线，它与AB和CD的延长线交于E和F点，G的位置应使FGC和EGB所围的面积相等，TF、TE分别为修正后水的终温和初温。 修正温度是将AB和CD向外延长得到，此方法称为外推法。 注意事项 把铝块取出投入到量热器中时，动作要快，尽量不带水进去。 实验前先认清温度计的刻度分布，读数准确、迅速。勿折断温度计。 温度计插入量热器水中尽可能深一些，但不碰被测物。 思考题 冰的选择为什么要适当？过多、过少有什么不好？ 实验过程为什么要搅拌？ 系统的终温由什么决定？什么时候测定水的初温为宜？ 混合量热法必须保证什么条件？本实验的热学系统由哪些部分组成？ 习题 计算铝的比热容。 找出产生误差的原因。