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1、用混合法測(cè)固體的比熱容用混合法測(cè)固體的比熱容實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握用混合法測(cè)固體的比掌握用混合法測(cè)固體的比熱容熱容2. 了解外推法散熱的修正原了解外推法散熱的修正原理理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理比熱容:一克質(zhì)量的物質(zhì),溫度每升高(或降低)比熱容:一克質(zhì)量的物質(zhì),溫度每升高(或降低)1 1 所吸收所吸收(或放出)的熱量為該物質(zhì)的比熱容。單位:焦(或放出)的熱量為該物質(zhì)的比熱容。單位:焦/ /(千克(千克 度)。度)?;旌戏y(cè)固體的比熱容:高溫物體與低溫物體在絕熱容器內(nèi)混混合法測(cè)固體的比熱容:高溫物體與低溫物體在絕熱容器內(nèi)混合,高溫物體放出的熱量將全部被低溫物體吸收,最后達(dá)到同合,高溫物體放出的熱量將全
2、部被低溫物體吸收,最后達(dá)到同一溫度(平衡溫度)。一溫度(平衡溫度)。例:例:質(zhì)量為質(zhì)量為mm克的鋁塊,溫度克的鋁塊,溫度 t t1 1 ,迅速放到量熱器內(nèi)筒溫度,迅速放到量熱器內(nèi)筒溫度 t t2 2 的水中:的水中:鋁塊:放熱而降溫鋁塊:放熱而降溫水,量熱器和攪拌器:吸熱而升溫水,量熱器和攪拌器:吸熱而升溫 平衡溫度為 t: )(1ttmcx)(2111ttmc)(2222ttmc鋁塊放出的熱量:水吸收的熱量: 量熱器吸收的熱量:)(2333ttmc忽略溫度計(jì)吸收的熱量,根據(jù)熱交換定律:321式中: mcx,11,mc22,mc33,mc被測(cè)物體的比熱容和質(zhì)量 水的比熱容和質(zhì)量 量熱器的比熱容
3、和質(zhì)量 攪拌器的比熱容和質(zhì)量 )()(12332211ttmttmcmcmccx得到: 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器量熱器、天平、鋁(銅)塊、電爐、停表、攪拌器、冰塊、溫度計(jì)兩支量熱器、天平、鋁(銅)塊、電爐、停表、攪拌器、冰塊、溫度計(jì)兩支(0-50.00 0-50.00 和和 0-100.0 0-100.0 各一支)各一支)金屬外筒金屬內(nèi)筒絕熱蓋絕熱架溫度計(jì)攪拌器 量熱器量熱器量熱器內(nèi)筒置于絕熱架上,外筒用絕熱蓋蓋上,內(nèi)外筒之間有絕熱材料,量熱器內(nèi)筒置于絕熱架上,外筒用絕熱蓋蓋上,內(nèi)外筒之間有絕熱材料,內(nèi)外筒間熱傳導(dǎo)極少,熱輻射和吸收熱輻射也極少,可認(rèn)為是孤立系統(tǒng)內(nèi)外筒間熱傳導(dǎo)極少,熱輻射和吸收熱輻射也
4、極少,可認(rèn)為是孤立系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1. 1. 先將燒杯盛水置于電爐上加熱,用天平稱出鋁塊的質(zhì)量先將燒杯盛水置于電爐上加熱,用天平稱出鋁塊的質(zhì)量mm,用線,用線拴住鋁塊,投入燒杯中加熱。拴住鋁塊,投入燒杯中加熱。2.2. 用天平稱出干的量熱內(nèi)筒質(zhì)量用天平稱出干的量熱內(nèi)筒質(zhì)量 mm2 2 和攪拌器質(zhì)量和攪拌器質(zhì)量 mm3 3。3.3. 用量杯盛水若用量杯盛水若250ml250ml倒入量熱器內(nèi)筒,再用天平稱出總質(zhì)量倒入量熱器內(nèi)筒,再用天平稱出總質(zhì)量m(m(包括攪拌器),水的質(zhì)量:包括攪拌器),水的質(zhì)量:mm1 1=m-m=m-m2 2-m-m3 3。4.4. 測(cè)量量熱器中水的初溫測(cè)量量熱器中水的
5、初溫 t t2 2。5.5. 待燒杯中水沸騰后,將鋁塊迅速投入量熱器中,并不斷攪拌,此待燒杯中水沸騰后,將鋁塊迅速投入量熱器中,并不斷攪拌,此時(shí)水溫不斷升高,記下平衡溫度,即為終溫時(shí)水溫不斷升高,記下平衡溫度,即為終溫t t。6.6. 根據(jù)公式求出根據(jù)公式求出 c cx x。用外推法確定水的初溫和末溫用外推法確定水的初溫和末溫1. 1. 步驟同前。步驟同前。2.2. 步驟同前。步驟同前。3.3. 量熱器內(nèi)筒裝入適量的冷水,然后再加入適量的冰塊,總量為量熱器內(nèi)筒裝入適量的冷水,然后再加入適量的冰塊,總量為250ml250ml左右。再用天平稱出總質(zhì)量左右。再用天平稱出總質(zhì)量m”m”,冰水混合的質(zhì)量
6、為:,冰水混合的質(zhì)量為:mm1 1=m”-m=m”-m2 2- -mm3 3。等冰塊熔化后,將溫度計(jì)插入內(nèi)筒觀察溫度變化。此時(shí)溫度應(yīng)在。等冰塊熔化后,將溫度計(jì)插入內(nèi)筒觀察溫度變化。此時(shí)溫度應(yīng)在室溫以下。室溫以下。4.4. 將溫度計(jì)(將溫度計(jì)(0-50 0-50 )插入內(nèi)筒的冰水中,仔細(xì)觀察溫度變化,并每隔)插入內(nèi)筒的冰水中,仔細(xì)觀察溫度變化,并每隔一分鐘記一次溫度的讀數(shù)。待水溫升高到比室溫低一分鐘記一次溫度的讀數(shù)。待水溫升高到比室溫低4 4 左右時(shí),迅速左右時(shí),迅速將鋁塊從沸水中取出投入量熱器中,同時(shí)攪拌,將鋁塊從沸水中取出投入量熱器中,同時(shí)攪拌, 觀察水溫變化,每隔一分鐘記一次觀察水溫變化,
7、每隔一分鐘記一次 溫度的讀數(shù)。共計(jì)溫度的讀數(shù)。共計(jì)6-86-8分鐘。分鐘。5. 5. 數(shù)據(jù)作圖。外推出數(shù)據(jù)作圖。外推出T TF F與與T TE E , 分別為修正后水的終溫與初溫。分別為修正后水的終溫與初溫。t (min)T ABCDEFG外推法的散熱修正原理及作圖步驟外推法的散熱修正原理及作圖步驟 高溫物體投入水中達(dá)到平衡時(shí)需要時(shí)間,量熱器有部分熱量傳給外界高溫物體投入水中達(dá)到平衡時(shí)需要時(shí)間,量熱器有部分熱量傳給外界而耗散掉,因此實(shí)測(cè)終溫不是理論計(jì)算中的終溫。為減小誤差,必須進(jìn)行而耗散掉,因此實(shí)測(cè)終溫不是理論計(jì)算中的終溫。為減小誤差,必須進(jìn)行修正,這種修正稱散熱修正。修正,這種修正稱散熱修正
8、。 在溫度在溫度時(shí)間坐標(biāo)中,數(shù)據(jù)曲線如上圖所示,時(shí)間坐標(biāo)中,數(shù)據(jù)曲線如上圖所示,ABAB段為外界供熱冰水段為外界供熱冰水溫度上升階段,溫度上升階段,CDCD段為高溫物體投入穩(wěn)定后向外散熱溫度下降部分。段為高溫物體投入穩(wěn)定后向外散熱溫度下降部分。T TB B、T TC C為水的實(shí)際初溫與終溫。為水的實(shí)際初溫與終溫。作圖步驟:作圖步驟: 在實(shí)測(cè)曲線在實(shí)測(cè)曲線BCBC間找一點(diǎn)間找一點(diǎn)G G,過(guò),過(guò)G G作一垂直于坐軸的直線,它與作一垂直于坐軸的直線,它與ABAB和和CDCD的延長(zhǎng)線交于的延長(zhǎng)線交于E E和和F F點(diǎn),點(diǎn),G G的位置應(yīng)使的位置應(yīng)使FGCFGC和和EGBEGB所圍的面積相等,所圍的面積
9、相等,T TF F、T TE E分別為修正后水的終溫和初溫。分別為修正后水的終溫和初溫。修正溫度是將修正溫度是將ABAB和和CDCD向外延長(zhǎng)得到,此方法稱為外推法。向外延長(zhǎng)得到,此方法稱為外推法。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1. 把鋁塊取出投入到量熱器中時(shí),動(dòng)作要快,盡量不帶水進(jìn)去。把鋁塊取出投入到量熱器中時(shí),動(dòng)作要快,盡量不帶水進(jìn)去。2. 實(shí)驗(yàn)前先認(rèn)清溫度計(jì)的刻度分布,讀數(shù)準(zhǔn)確、迅速。勿折斷溫度計(jì)。實(shí)驗(yàn)前先認(rèn)清溫度計(jì)的刻度分布,讀數(shù)準(zhǔn)確、迅速。勿折斷溫度計(jì)。3. 溫度計(jì)插入量熱器水中盡可能深一些,但不碰被測(cè)物。溫度計(jì)插入量熱器水中盡可能深一些,但不碰被測(cè)物。思考題思考題1. 冰的選擇為什么要適當(dāng)?過(guò)多、過(guò)少有什么不好?冰的選擇為什么要適當(dāng)?過(guò)多、過(guò)少有什么不好?2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程為什么要攪拌?實(shí)驗(yàn)過(guò)程為什么要攪拌?3. 系統(tǒng)的終溫由什么決定?什
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