用電熱法測液體的比熱容及散熱修正

1、用電熱法測液體的比熱容及散熱修正摘要：物質(zhì)的比熱容定義為單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1K時所吸收的熱量其單位為J/(kg·)。常見測定液體比熱容的方法有電熱法、冷卻法和輻射法等，本實驗將采用電熱法測定水的比熱容。在這個過程中要避免在通風(fēng)的地方、有熱源或冷源的地方實驗。還要避免在光照下實驗，不要用手直接握住量熱器。盡可能的減少外界環(huán)境的影響。而且在加熱過程中要不停的攪拌，使熱量均勻。關(guān)鍵詞：電熱法、液體的比熱容、量熱器、水、溫度和熱力學(xué)第一定律引言本實驗測定誰的比熱容采用電熱法，依據(jù)焦耳熱效應(yīng)。在電熱絲加一定的電壓，在一定時間內(nèi)電流所做的功課轉(zhuǎn)變?yōu)榱繜崞髋c水的溫度所升高吸收的熱量（在無熱量散

2、失的前提下）,已知量熱器的質(zhì)量和比熱容，以及水的質(zhì)量。代入該式C=-就可以算出水的比熱容，但實際情況一定會有熱量的散失，所以通過本實驗我們也掌握了散熱修正的方法。1.實驗?zāi)康模?） 熟練使用量熱器，并且加深對熱力學(xué)第一定律的認(rèn)識；（2） 學(xué)會用電流量熱器測液體的比熱容；（3） 掌握天平、溫度計、量熱器的試驗方法；（4） 學(xué)會散熱修正和研究減小測量誤差的方法；2.實驗儀器直流穩(wěn)壓電源、電流表、電壓表、溫度計、量杯、量熱器、停表3.實驗原理測定液體的比熱容常用的方法有卻法和電熱法，這兩種方法都要求對待測液體進行測量時，要具有完全相同的外界條件。測量原理圖如下圖：在外套筒的絕熱壁中方有量熱器、攪拌器

3、、溫度計、加熱電阻絲。設(shè)加熱電阻絲兩端電壓為U，電流為I，通電時間t。則在單位時間內(nèi)供給量熱器的內(nèi)能為：A=U*I*t 在內(nèi)筒中有質(zhì)量為M，比熱容為C（未知）的水。M1為量熱器內(nèi)筒的質(zhì)量，其比熱容為C1, 攪拌器的質(zhì)量為M2其比熱容為C2，銅電極的質(zhì)量為M3其比熱容為C3初始溫度為T1加熱后溫度為T2假設(shè)玉外界無熱交換,則有UIt=(Mc+Mc+Mc+Vc)(t-t)C=-加熱過程中，不斷有熱量從量熱器內(nèi)向外發(fā)散，使得實際溫度T總要比理想絕熱下溫度T低，因此要進行散熱修正，加熱時間T后系統(tǒng)的實驗過程中，從通電加熱開始計時測溫，每隔一分鐘記錄一次溫度從這些數(shù)據(jù)作Tt圖：設(shè)系統(tǒng)加熱時間為t分鐘終溫

4、為Tn 繼續(xù)觀察降溫時間為t-t與t對應(yīng)的溫度為T中間狀態(tài)t時候?qū)?yīng)的溫度為T由圖知S=Sdted=; S=MQ; S=S； S=S； S ； 令R=； 即dT=-R(T-Q)dt=-R*S 連理上面的式子可得：；修正后溫度T代入上面的式子可得水的比熱容C注意：不用手直接握量熱器的任何部分，不該在陽光下或空氣流動太快的地方進行實驗，避免接近任何熱源實驗4.試驗主要步驟（1） 用物理天平測出量熱器內(nèi)筒和攪拌器的質(zhì)量M1 M2;（2） 連接電路，調(diào)節(jié)好電壓，連入相應(yīng)電壓表和電流表的量程;（3） 連通K同時按下秒表記時，記錄下電壓和電流的值，并在整個過程中不斷攪拌，每隔一分鐘記錄一次溫度;（4） 用

5、小量筒測出溫度計插入水中的體積V，這個體積不能準(zhǔn)確測出，在這里只需一個大體值，先記錄小量筒內(nèi)水的體積，再把溫度計放入量筒內(nèi)記錄體積，最后兩個體積相減便得到溫度計插入水中的體積（5） 完成實驗后整理儀器。5.實驗數(shù)據(jù)電阻絲阻值：10 電壓：12V 電流：0.85A 銅電極質(zhì)量：19.9g 量筒和攪拌器的質(zhì)量：131.7g 內(nèi)筒中水的質(zhì)量：m=230.1g 加熱電極的比熱容：C*攝氏度 水的初溫：22.21攝氏度 量熱器和攪拌器的比熱容：C=0.216 *攝氏度溫度計的的體積V升溫過程的時間和溫度表：時間min012345678溫度22.2122.7123.3223.9124.6325.3725.

6、8126.4226.96時間min91011121314151617溫度27.5228.1428.6329.3429.8830.3530.9131.5131.92時間min1819202122232425溫度32.5633.1533.6234.1934.6135.1235.6136.12降溫過程時間和溫度表：時間min262728293031323334溫度36.1035.9535.8635.7135.6535.5735.5035.4335.32時間min353637383940414243溫度35.2135.1935.1235.0534.9734.9034.8134.7234.68時間min

7、444546474849505152溫度34.5934.5934.5034.4534.3734.2434.1934.1034.01時間min5354555657585960溫度33.9733.9033.8433.7633.7133.6733.6433.62實驗數(shù)據(jù)處理：溫度修正：由式子變形并代入數(shù)值得：735.36將、的結(jié)果代入中有：修正后的溫度：T由C= =1.009卡/克即4.21710/kg*計算的不確定度：溫度計的不確定度：=5.77表的不確定度量筒的不確定度電壓表的不確定度電壓表的不確定度合成不確定度：=0.082卡/克*C=（1.0090.082）卡/克*=（4.2170.343）

8、J/kg*6.實驗討論1、 雖然可以對初溫和終溫用作圖法進行修正，但這種修正并不能從根本上解決量熱器在升溫過程中與周圍環(huán)境之間的熱交換問題，而且也無法修正在實驗過程中不斷攪拌增加了的系統(tǒng)引入的誤差。2、 做實驗時溫度計插入要適當(dāng)，不要靠近電阻絲，以免受到影響。3、 在斷電時，溫度上升不能馬上停止，要計算T，用牛頓冷卻定律的法來修正，這種方法適合于溫度不太高的情況。4、 實驗時用的水不易太多，太多的水升溫慢，水也不能太少，太少升溫快，水量要適宜。5、 在加熱過程中，由于攪拌器攪拌所產(chǎn)生的熱量，或在加熱過程中水的蒸發(fā)熱量散失，導(dǎo)致實驗誤差。參考文獻1秦世忠 姜琳 普通物理典型實驗分析與研究M北京：新華出版社