实验四、固体比热容的测量(混合法)讲课稿.ppt

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1、实验四、固体比热容的测量(混合法)一、实验目的1.通过实验了解量热器构造，学习对实验环境的控制2.掌握基本测量仪器使用，及正确合理地分析误差。二、实验内容通过实验了解量热器构造，学习对实验环境的控制三、实验重点1.了解量热器的构造，如何保证量热器为孤立系统。2.如何对实验过程中的吸热、散热做出校正，尽量使二者相抵消，以提高实验的精度。四、实验主要仪器设备及材料金属块，分析天平，量热器，温度计，烧杯，水，电热杯，冰箱,量筒,搅拌器，秒表，镊子。五、实验简介19世纪，随着工业文明的建立与发展，特别是蒸汽机

2、的诞生，量热学有了巨大的进展。经过多年的实验研究，人们精确地测定了热功当量，逐步认识到不同性质的能量（如热能、机械能、电能等）之间的转化和守恒这一自然界物质运动的最根本的定律，成为19世纪人类最伟大的科学进展之一。从今天的观点看，量热学是建立在“热量”或“热质”的基础上的，不符合分子动理论的观点，缺乏科学内含。但这无损量热学的历史贡献。至今，量热学在物理学、化学、航空航天、机械制造以及各种热能工程、制冷工程中都有广泛的应用。比热容是单位质量的物质升高（或降低）单位温度所吸收（或放出）的热量。比热容的测

3、定对研究物质的宏观物理现象和微观结构之间的关系有重要意义。本实验采用混合法测固体（锌粒）的比热容。在热学实验中，系统与外界的热交换是难免的。因此要努力创造一个热力学孤立体系，同时对实验过程中的其他吸热、散热做出校正，尽量使二者相抵消，以提高实验精度。六、量热器量热器种类很多，因测量目的不同，有不同结构.本实验如图所示：由绝热材料制成的外筒②和由良导体材料制成的内筒①构成.容纳液体的内筒固定在由保温材料构成的绝热架⑥上，外筒口用胶木盖⑤盖住，胶木盖的中央孔用来插温度计③，旁边的小孔用来插搅拌器④.量热器

4、这种内外筒封闭结构减少了对流和热传导，内筒壁又很光洁减少了热辐射，从而减少了筒内液体与周围环境的热交换.七、实验原理1、热平衡原理设一个热力学孤立体系中有n种物质，其质量分别为，比热容为（）。开始时体系处于平衡态，温度为，与外界发生热量交换后又达到新的平衡态，温度为，若无化学反应或相变发生，则该体系获得（或放出）的热量为：（1）2、混合法测比热将质量为m的待测金属块（设其比热容为c），温度为投入量热器内的水中。设量热器（包括量热器内筒、搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为C。水的质量为，比热容为。金属

5、块投入水之前，水温为，投入后其混合温度为，则在不计量热器与外界热交换的情况下，将存在下列关系：（2）即（3）3、量热器的热容量热器的热容C可以根据其质量和比热容算出。设量热器内筒和搅拌器由相同的物质制成，其质量为，比热容为，则（4）式中是温度计浸入到水中的部分的热容。温度计的热容可这样计算：水银温度汁由玻璃（密度，比热容为J/(kg·℃)和水银（密度为，比热容为J/(kg·℃)），根据热容，两者的比热容与密度的乘积基本相同，所以体积单位换算成立方厘米单位后，即为（5）（5）式便是温度计浸入液体部分的对

6、应的热容计算式。表示温度计热容是以J·℃单位时的数值;表示温度计浸入液体部分的体积V，以为单位时的数值。4、系统误差的修正在量热学实验中，由于无法避免系统与外界的热交换，实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。所以，校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。为此可采取如下措施：(1)要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体系。此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验也不要在空气流通太快的地方进行。(2)采取补偿措施，就是在被测物体放入量热器之前，先使量热器与水的初始温度低于室

7、温，但避免在量热器外生成凝结水滴。先估算，使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等。这样混合前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大致相等，极大地降低了系统误差。(3)缩短操作时间，将被测物体从沸水中取出，然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程，动作要快而不乱，减少热量的损失。(4)严防有水附着在量热筒外面，以免水蒸发时带走过多的热量。(5)沸点的校正。在实验中，我们是取水的沸点为被测物体加热后的温度，但压强不同，水的沸点也有所不同。为此需用大气压强计测出当时的气压，再由气压与沸点的关系通过

8、查表得出沸点的温度。5、读数规则采取以上系统误差的修正的操作措施后，散热的影响仍难以完全避免。被测物体放入量热器后，水温达到最高温度前，整个系统还会向外散热，所以理论上的末温是无法得到的。这就需要通过实验的方法进行修正：在被测物体放入量热器前4-5min就开始测度量热器中水的温度，每隔1min读一次。当被测物体放入后，温度迅速上升，此时应每隔0.5min读一次。直到升温停止后，温度由最高温度均匀下降时，恢复每分钟记一次温度，直到第15min截止。由实验数