實(shí)驗(yàn)一固體比熱的測(cè)定

1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 學(xué)會(huì)最基本的測(cè)量熱量的方法混合法。 2. 測(cè)量金屬的比熱。 3. 學(xué)習(xí)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)散熱帶來(lái)的誤差的修正方法。 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 量熱器，溫度計(jì)（050，準(zhǔn)確到0.1），加熱器，待測(cè)金屬塊，細(xì)線，物理天平，秒表，小量筒。 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 溫度不同的物體混合之后，熱量從高溫物體傳給低溫物體。若在混合過(guò)程中，與外界無(wú)熱量交換，最后將達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的平衡溫度。這期間，高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量，此稱為熱平衡原理。將質(zhì)量為mx,，溫度為T1，比熱為cx的金屬塊，投入量熱器內(nèi)筒中（設(shè)其與攪拌器的熱容量為C1）。量熱器的內(nèi)筒裝入水的質(zhì)量為m0，其比熱為c0，初溫為T

2、2，與金屬塊混合后的溫度為T3，溫度計(jì)插入水中部分的熱容量設(shè)為C2。根據(jù)熱平衡原理，列出平衡方程 mxcx（T3T1）（m0c0C1C2）（T2T3） （1） 由此可得金屬塊的比熱 （2） 量熱器和攪拌器多由相同物質(zhì)制成，查表可求得其比熱C1，并算出C1m1c1，m1是量熱器的內(nèi)筒和攪拌器的總質(zhì)量；而C219VJ1，V是溫度計(jì)插入水中的體積，單位是cm3。只要測(cè)出m0、m、T1、T2、T3的值，則可由（2）式求得待測(cè)金屬塊的比熱cx值。)()(13322100TTmTTCCcmcxx 在上述混合過(guò)程中，實(shí)際上系統(tǒng)總要與外界交換熱量，這就破壞了（1）式的成立條件。為消除影響，需要采用散熱修正。本

3、實(shí)驗(yàn)中熱量散失的途徑主要有三個(gè)方面。第一，若用先加熱金屬塊投入量熱器的混合法，則投入前有熱量損失，且這部分熱量不易修正，只能用盡量縮短投放時(shí)間來(lái)解決；第二，將室溫的金屬塊投入盛有熱水的量熱器中，混合過(guò)程中量熱器向外界散失熱量，由此造成混合前水的溫度與混合后水的溫度不易測(cè)準(zhǔn)。為此，繪制水的溫時(shí)曲線，根據(jù)牛頓冷卻定律來(lái)修正溫度。方法如下：若在實(shí)驗(yàn)中做出水的溫時(shí)曲線如圖1所示，AB段表示混合前量熱器及水的冷卻過(guò)程，BC段表示混合過(guò)程, CD段表示混合后冷卻過(guò)程。通過(guò)G點(diǎn)作與時(shí)間軸垂直的一條直線交AB、CD的延長(zhǎng)線于E和F，使面積BEG與面積CFG相等，這樣，E和F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度就是熱交換進(jìn)行無(wú)限快的溫

4、度，即沒(méi)有熱量散失時(shí)混合前后的初溫就是熱交換進(jìn)行無(wú)限快的溫度，即沒(méi)有熱量散失時(shí)混合前后的溫度；第三，量熱器表面若由于水滴附著，會(huì)使其蒸發(fā)而散失較多的熱量，這可在實(shí)驗(yàn)前使用干燥毛巾擦凈量熱器而避免。 圖 1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容待測(cè)金屬塊與水混合可有多種方法，本實(shí)驗(yàn)采用將室溫的金屬塊投入盛有溫水的量熱器中的混合方法，其散熱修正采用上述修正的方法。1測(cè)出室溫T1，測(cè)量待測(cè)金屬塊的質(zhì)量mx ；2擦凈量熱器的內(nèi)筒，稱量它和攪拌器的質(zhì)量m1,然后倒入高出室溫2030的水，迅速將絕熱蓋蓋好，插入溫度計(jì)和攪拌器，不斷攪動(dòng)攪拌器，并啟動(dòng)秒表，每隔一分鐘讀一次溫度數(shù)值，在混合前可測(cè)量讀取數(shù)值8次（8分鐘）；3把系有細(xì)

5、線的金屬塊迅速投入量熱器內(nèi)，使其懸掛浸沒(méi)在水中，蓋好蓋子，繼續(xù)攪動(dòng)攪拌器，開(kāi)始每隔15秒記錄一次溫度，2分鐘后，每隔一分鐘記錄一次，共記錄8次；4取出量熱器的內(nèi)筒,稱其總質(zhì)量并減去mm1,即為水的質(zhì)量m0；5小量筒測(cè)出溫度計(jì)浸入水中的體積V0；另?yè)Q溫水，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)一次。6實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意（1）本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)自溫度的測(cè)量，因此在測(cè)量溫度時(shí)要注意，讀數(shù)迅速且準(zhǔn)確（準(zhǔn)確到0.1）；（2）倒入量熱器中的溫水不要太少，必須使投入的金屬塊懸掛浸沒(méi)在其中。1將實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的各個(gè)數(shù)值填入下表前8分鐘中間2分鐘后8分鐘次T( )次T( )次T( )次T( )次T() 次T( )15151526262637373

6、7484848m 0（kg） m （kg）m1（kg）C0（Jk11） C1（Jk11） V（cm3） 2使用坐標(biāo)紙，繪制溫時(shí)曲線，進(jìn)行散熱修正，確定T2、T3的數(shù)值。 3將各個(gè)測(cè)量數(shù)值代入（2）式，求得Cx,再根據(jù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)值取平均值。 4從附表中查出所用金屬快的比熱值作為標(biāo)準(zhǔn)值，按公式求出實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差。 %100標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值測(cè)量值E 思考題思考題 1混合法的理論根據(jù)是什么？ 2分析實(shí)驗(yàn)中哪些因素會(huì)引起系統(tǒng)誤差？測(cè)量時(shí)怎樣才能減小實(shí)驗(yàn)誤差？ 3若采用預(yù)先加熱金屬塊投入低于室溫的水中混合的方法，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)和進(jìn)行操作？ 4如果混合前金屬和水的溫度都在變，其初溫怎樣測(cè)量？出現(xiàn)這種情況對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響？應(yīng)怎樣避免？ 附錄附錄 溫度計(jì)溫度計(jì) 溫度計(jì)由玻璃和水銀制成，玻璃的比熱為0.19calg11，密度為2.5g。水銀的比熱為 0.033calg11，密度為13.6gcm3，因而1cm3玻璃的熱容量為 0.192.50.47（cal1） 這相當(dāng)于0.47g水的熱容量，