液體比汽化熱測(cè)量

1、液體比汽化熱測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、用混合法測(cè)定水沸騰時(shí)的比汽化熱；2、學(xué)習(xí)運(yùn)用熱平衡方程計(jì)算各種液體的比汽化熱?！緦?shí)驗(yàn)原理】物質(zhì)由液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程稱(chēng)為汽化，液體的汽化有蒸發(fā)和沸騰兩種不同的形式。不管是那種汽化過(guò)程，它的物理過(guò)程都是液體中一些熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能較大的分子飛離表面成為氣體 分子，而隨著這些熱運(yùn)動(dòng)較大分子的逸出，液體的溫度將要下降，若要保持溫度不變，在汽 化過(guò)程中就要供給熱量。 通常定義單位質(zhì)量的液體在溫度保持不變的情況下轉(zhuǎn)化為氣體時(shí)所 吸收的熱量稱(chēng)為該液體的比汽化熱。液體的比汽化熱不但和液體的種類(lèi)有關(guān)，而且和汽化時(shí)的溫度有關(guān)，因?yàn)闇囟壬?，液相中分子和氣相中分子的能量差別將逐漸減小，因而

2、溫度升高液體的比汽化熱減小。物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為凝結(jié)，凝結(jié)時(shí)將釋放出在同一條件下汽化所吸收的相同的熱量，因而，可以通過(guò)測(cè)量凝結(jié)時(shí)放出的熱量來(lái)測(cè)量液體汽化時(shí)的比汽化熱。本實(shí)驗(yàn)采用混合法測(cè)定水的比汽化熱。方法是將燒瓶中接近 100C的水蒸汽，通過(guò)短的玻璃管加接一段很短的橡皮管 （或乳膠管）插入到量熱器內(nèi)杯中。如果水和量熱器內(nèi)杯的初實(shí) 溫度為齊C，而質(zhì)量為M的水蒸汽進(jìn)入量熱器的水中被凝結(jié)成水，當(dāng)水和量熱器內(nèi)杯溫度 均一時(shí)，其溫度值為 二2 C，那么水的比汽化熱可由下式得到：ML MCwUs -匕）=（mCw eCai 口2。加）（U）（1）其中，Cw為水的比熱容；m為原先在量熱器中水的質(zhì)量

3、；Cai為鋁的比熱容；mi和m2分別為鋁量熱器和鋁攪拌器的質(zhì)量；二3為水蒸汽的溫度；L為水的比汽化熱。集成電路溫度傳感器 AD590是由多個(gè)參數(shù)相同的三極管和電阻組成。該器件的兩引出端當(dāng)加有某一定直流工作電壓時(shí)（一般工作電壓可在4.5V 20V范圍內(nèi)），如果該溫度傳感器的溫度升高或降低 1C ,那么傳感器的輸出電流增加或減少 1小,它的輸出電流的變化與 溫度變化滿(mǎn)足如下關(guān)系：(2)其中，I為AD590的輸出電流，單位 iA/ C;二為攝氏溫度，B為斜率，A為攝氏零 度時(shí)的電流值，該值恰好與冰點(diǎn)的熱力學(xué)溫度 273K相對(duì)應(yīng)（實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)放在冰點(diǎn)溫度時(shí) 進(jìn)行確定）。利用AD590集成電路溫度傳感

4、器的上述特性，可以制成各種用途的溫度計(jì)。在 通常實(shí)驗(yàn)時(shí)，采取測(cè)量取樣電阻R上的電壓求得電流I?！緦?shí)驗(yàn)儀器】5A燒瓶蓋；B燒瓶；C通汽玻璃管；D托盤(pán)；E電爐；F絕熱板；G橡皮管；H量熱器外殼；I絕熱材料；J量熱器內(nèi)杯；K鋁攪拌器；L、AD590 ； M溫控和測(cè)量?jī)x表【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、集成電路溫度傳感器 AD590的定標(biāo)每個(gè)集成電路溫度傳感的靈敏度有所不同，在實(shí)驗(yàn)前，將其定標(biāo)。按圖 2要求接線。（實(shí)際上測(cè)量?jī)x器中已經(jīng)接好電 阻為100 -1%，數(shù)字電壓表為四位半，傳感器加電源電壓 為6V。做實(shí)驗(yàn)時(shí)只要把 AD590的紅黑接線分別插入面板中的 輸入孔即可進(jìn)行定標(biāo)或測(cè)量）。把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用最小二乘法進(jìn)行 直

5、線擬合，求得斜率 B，截距A和相關(guān)系數(shù)r。2、水汽化熱的實(shí)驗(yàn) 、用天平秤出量熱器內(nèi)杯質(zhì)量mi和攪拌器的質(zhì)量 m2，然后在量熱器內(nèi)杯中加一定量的水，再秤出盛水后的量熱器內(nèi)杯和攪拌器的總質(zhì)量Mi,得到水的質(zhì)量 m=Mi -mi-m?。將內(nèi)杯放回量熱器內(nèi)，讀出水的初始溫度對(duì)應(yīng)的電壓值Ui。 、打開(kāi)加熱電爐電源，將燒瓶及水加熱直至水沸騰（加熱過(guò)程中應(yīng)將燒瓶帽蓋打開(kāi) ），當(dāng)水沸騰后，調(diào)節(jié)加熱電爐的電壓， 即調(diào)節(jié)燒瓶?jī)?nèi)水的沸騰狀況，使得水蒸氣的出氣程度比較適中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，水蒸氣的通入既不能把量熱杯內(nèi)的水濺出，又不能使量熱杯內(nèi)的水發(fā)生倒灌。 、將橡皮管插人量熱杯內(nèi)的水中，把燒瓶帽蓋上，蒸汽通過(guò)短的玻璃和橡皮

6、管直接進(jìn)入水中，觀測(cè)集成電路溫度傳感器AD590的輸出電壓值，當(dāng)杯內(nèi)水的溫度升高一定值后，關(guān)閉電爐通電，將燒瓶帽打開(kāi)，停止向量熱器進(jìn)汽，將通蒸汽管從量熱器拔出（注意盡量不要把水帶出），用攪拌器攪拌量熱器中的水，讀出水和內(nèi)杯溫度剛好均勻相等時(shí)的末溫-2對(duì)應(yīng)的電壓值U?。 、再一次秤量出量熱器內(nèi)杯水的總質(zhì)量M2。經(jīng)過(guò)計(jì)算，求得量熱器中水蒸汽的質(zhì)量M=M2 Mi。 、將所得到的測(cè)量結(jié)果代入公式（i），即可求得水在i00C時(shí)的比汽化熱?！緮?shù)據(jù)處理】i、集成電路溫度傳感器 AD590定標(biāo)“CU/mVI/pA(=U/i000)經(jīng)最小二乘法擬合得 B= ； A=2、水的比汽化熱的測(cè)量數(shù)據(jù)mi=;m2=;J3=i00C；Cw=4.i87 iO3J/(kg C );Cai =0.900氷O J/(kgC )編號(hào)Mi/gM2/gm/gM/gUi/mVBi/CU2/mV9 2/ Ci23計(jì)算結(jié)果如下:編號(hào)L/(J/kg)百分差L/(J/kg)百分差123（水在100 C時(shí)的比汽化熱公認(rèn)值等于2.25 xw3 J/kg）L表示水的比汽化熱，L表示經(jīng)過(guò)傳感器吸收熱量修正的水的比汽化熱。修正方法是測(cè)量集成電路傳感器 AD590的熱容量。考慮到傳感器的熱容量，公式（1）可以寫(xiě)成：M L + M C3 色）=（mwC + imuC + 外 C+ 3m）3C 縣）（3）式中m3C3是集