用電熱法測(cè)液體的比熱容及散熱修正

1、用電熱法測(cè)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(shí)所吸收的熱量其單位為J/(kg·)。常見(jiàn)測(cè)定液體比熱容的方法有電熱法、冷卻法和輻射法等，本實(shí)驗(yàn)將采用電熱法測(cè)定水的比熱容。在這個(gè)過(guò)程中要避免在通風(fēng)的地方、有熱源或冷源的地方實(shí)驗(yàn)。還要避免在光照下實(shí)驗(yàn)，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(guò)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(shí)驗(yàn)測(cè)定誰(shuí)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(shí)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(wú)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(shí)際情況一定會(huì)有熱量的散失，所以通過(guò)本實(shí)驗(yàn)我們也掌握了散熱修正的方法。1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 熟練使用量熱器，并且加深對(duì)熱力學(xué)第一定律的認(rèn)識(shí)；（2） 學(xué)會(huì)用電流量熱器測(cè)液體的比熱容；（3） 掌握天平、溫度計(jì)、量熱器的試驗(yàn)方法；（4） 學(xué)會(huì)散熱修正和研究減小測(cè)量誤差的方法；2.實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源、電流表、電壓表、溫度計(jì)、量杯、量熱器、停表3.實(shí)驗(yàn)原理測(cè)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(duì)待測(cè)液體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要具有完全相同的外界條件。測(cè)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(jì)、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(shí)間t。則在單位時(shí)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(wú)熱交換,則有UIt=(Mc+Mc+Mc+Vc)(t-t)C=-加熱過(guò)程中，不斷有熱量從量熱器內(nèi)向外發(fā)散，使得實(shí)際溫度T總要比理想絕熱下溫度T低，因此要進(jìn)行散熱修正，加熱時(shí)間T后系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從通電加熱開(kāi)始計(jì)時(shí)測(cè)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(shí)間為t分鐘終溫

4、為Tn 繼續(xù)觀察降溫時(shí)間為t-t與t對(duì)應(yīng)的溫度為T中間狀態(tài)t時(shí)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(yáng)光下或空氣流動(dòng)太快的地方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免接近任何熱源實(shí)驗(yàn)4.試驗(yàn)主要步驟（1） 用物理天平測(cè)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(shí)按下秒表記時(shí)，記錄下電壓和電流的值，并在整個(gè)過(guò)程中不斷攪拌，每隔一分鐘記錄一次溫度;（4） 用

5、小量筒測(cè)出溫度計(jì)插入水中的體積V，這個(gè)體積不能準(zhǔn)確測(cè)出，在這里只需一個(gè)大體值，先記錄小量筒內(nèi)水的體積，再把溫度計(jì)放入量筒內(nèi)記錄體積，最后兩個(gè)體積相減便得到溫度計(jì)插入水中的體積（5） 完成實(shí)驗(yàn)后整理儀器。5.實(shí)驗(yàn)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(jì)的的體積V升溫過(guò)程的時(shí)間和溫度表：時(shí)間min012345678溫度22.2122.7123.3223.9124.6325.3725.

6、8126.4226.96時(shí)間min91011121314151617溫度27.5228.1428.6329.3429.8830.3530.9131.5131.92時(shí)間min1819202122232425溫度32.5633.1533.6234.1934.6135.1235.6136.12降溫過(guò)程時(shí)間和溫度表：時(shí)間min262728293031323334溫度36.1035.9535.8635.7135.6535.5735.5035.4335.32時(shí)間min353637383940414243溫度35.2135.1935.1235.0534.9734.9034.8134.7234.68時(shí)間min

7、444546474849505152溫度34.5934.5934.5034.4534.3734.2434.1934.1034.01時(shí)間min5354555657585960溫度33.9733.9033.8433.7633.7133.6733.6433.62實(shí)驗(yàn)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(jì)算的不確定度：溫度計(jì)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(shí)驗(yàn)討論1、 雖然可以對(duì)初溫和終溫用作圖法進(jìn)行修正，但這種修正并不能從根本上解決量熱器在升溫過(guò)程中與周圍環(huán)境之間的熱交換問(wèn)題，而且也無(wú)法修正在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷攪拌增加了的系統(tǒng)引入的誤差。2、 做實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度計(jì)插入要適當(dāng)，不要靠近電阻絲，以免受到影響。3、 在斷電時(shí)，溫度上升不能馬上停止，要計(jì)算T，用牛頓冷卻定律的法來(lái)修正，這種方法適合于溫度不太高的情況。4、 實(shí)驗(yàn)時(shí)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(guò)程中，由于攪拌器攪拌所產(chǎn)生的熱量，或在加熱過(guò)程中水的蒸發(fā)熱量散失，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。參考文獻(xiàn)1秦世忠 姜琳 普通物理典型實(shí)驗(yàn)分析與研究M北京：新華出版社