電熱法熱功當量的測量

1、電熱法熱功當量的測量作者:日期:近代物理實驗報告專業(yè) 應用物理 班級11級（2）班 實驗名稱 電熱法熱功當量的測量小組成員姓名：實驗地點K7-106指導教師實驗時間2014年1月1日【實驗目的】1 用電熱法測量熱功當量。2 學會一種熱量散失的修正方法一一修正終止溫度?！緦嶒炘怼?1)U伏特。則電場力做功為強度為I安培的電流在t秒內通過電熱絲，電熱絲兩端的電位差為W = IUt這些功全部轉化為熱量，此熱量可以用量熱器來測量。設m表示量熱器內圓筒和攪拌器的質量，C表示m表示量熱器內圓筒中水的質量，C3表示水其比熱。m表示纏繞線的膠木（或玻璃）的質量 ，C2表示其比熱。，那么量熱器內圓筒及圓筒中的

2、水等由導的比熱，T0和Tf表示量熱器內圓筒及圓筒中水的初始溫度和終止溫度 體發(fā)熱所得的熱量=(mC+ rmC2+ mG) (T To)(2)所以，熱功當量W"qIUt焦耳/卡(3)J的標準值Jo= 4.18682 散熱修正如果實驗是在系統(tǒng)(m1C1 m2C2 m3C3)(Tf -T°)焦耳/卡。（量熱器內筒及筒中的水等）度與環(huán)境的溫度平衡時，對電阻通電，那么系統(tǒng)加的溫度就高于室溫To實驗過程中將同時伴隨散熱作這樣，由溫度計讀出的終止溫度的數值T2必須比真終止溫度的數值 Tf低。（即假設沒有散熱所應達到的為Tf）o為了修正這個溫度的誤差，實驗時在相等的的溫熱后用,正的終溫時間

3、間隔內，記下相對應的溫度，然后以時間為橫坐標,升溫降溫曲線溫度前系統(tǒng)與環(huán)境達到熱平衡后的穩(wěn)定階段，其穩(wěn)定溫度（即室溫）T0, BC段表示在通電時間t1內,也就是系統(tǒng)的初溫為縱坐標作圖，如上圖所示。圖中AB段表示通電以系統(tǒng)溫度從To至T1的變化情況。由于溫度的變化存在滯后的現象，因而斷電后系統(tǒng)的溫度還將略為上升到達T2，如CD段所示，DE段表示系統(tǒng)的自然冷卻過程。根據牛頓冷卻定律，當系統(tǒng)的溫度T與環(huán)境的溫度T。相差不大時，由于散熱，系統(tǒng)的冷卻速率-J-I-dt=K(T-To)=FT_b(4)即冷卻速率v=dT與系統(tǒng)的溫度T成線性關系。dt在實際測量時，可以從升溫降溫曲線的最高點D開始，記錄系統(tǒng)經

4、過一段冷卻時間t 2以后溫度的變化量 T,由此可以算出系統(tǒng)在溫度最高點的冷卻速率v J。t2當系統(tǒng)自To升溫到 匸時，其冷卻速率相應從o增大到v。所以在BD升溫過程中，系統(tǒng)的平均冷卻速t2率v Jv JT，在此過程中由于散熱而使系統(tǒng)最終產生的誤差 2 2 t2Ct “1 J，T2 t2(5)系統(tǒng)的真正終溫.tl.汀2 t2(6)數據處理時，還可用作圖的方法求Tf值。將DE線段往左外延，再通過 P點（ti/2點）作橫坐標軸的垂線與DE的外延線交于F點，則F點對應的溫度就是系統(tǒng)修正后的終止溫度Tf 。如果系統(tǒng)起始加熱的溫度 To不等于室溫，則由于開始時的溫度冷卻速率不為零,系統(tǒng)的溫度修正值不能用-

5、 需1，T式。從牛頓冷卻定律知，當系統(tǒng)與環(huán)境的溫度相差不大時（小于 T 12 t215 C）,其溫度冷卻速率與溫度差成正比。于是，可得開始加熱時的冷卻速率其中 v =To二Tv , 0 T2 _T溫度計測得系統(tǒng)的終止溫度T2時的冷卻速率，可從上圖求得（v 竺）。所以在BD升溫過程中系統(tǒng)的平均冷卻速率t2v J(vo v)(To二Tv v) =To T2Tv22 T2 -T2(T2 -T)(7)系統(tǒng)的真正終溫T =T <t 寸 +T。一2丁f2122(T2 -T)To T2 -2T . Tvti(8)v為用_T22(T2 -T)t2 tl【實驗儀器】、物理天平（自備）熱學實驗平臺、電加熱量

6、熱器（見右圖）、測溫探頭（溫度傳感器）量熱罐中間的小孔插入將帶電加熱的量熱器的電輸入端與熱學實驗平臺的第二單元中的電壓輸出端相連。測溫探頭或玻璃溫度計以監(jiān)視內部液體溫度的變化?！緦嶒灢襟E】1、 用天平稱出內筒的質量，再用天平稱出約100克左右的水，倒入量熱器中。將測溫探頭電纜與熱學實 驗平臺面板上對應電纜座連接好。2、打開電源開關。3、記下初始溫度值T, C。4、 接上加熱電阻的連線（同時按接觸計時器“啟動”按鈕），系統(tǒng)開始加熱、計時，同時不斷攪拌量熱器 中的水，以使加熱均勻。5、當加熱一段時間（如5分鐘）后，拔掉加熱電阻的連線，停止加熱，記下加熱的時間。同時繼續(xù)攪拌，待溫度不再上升時，記下系統(tǒng)的溫度T2 C。6、根據 J =Ult / l-c1m1 + c2m2+ Qm3 Tf -T0 丨求出熱功當量。【數據記錄及處理】【思考題】1、 如果實驗過程中加熱電流發(fā)生了微小波動，是否會影響測量的結果？為什么？不會2、 實驗過程中量熱器不斷向外界傳導和輻射熱量。這兩種形式的熱量損失是否會引起系統(tǒng)誤差？為什么?教師評語：占30%30%占20%）；占 20%1. 實驗預習：（認真、較認真、一般、 較差、 很差）;