冰的溶解熱實驗報告

1、一、 實驗?zāi)康模?、理解冰的熔解熱測量實驗的設(shè)計原理及實驗所必須具備的條件。2、掌握用混合量熱法測定冰的比熔解熱的。3、學(xué)會用圖解法估計和消除系統(tǒng)散熱損失的修正方法。4、熟悉數(shù)字溫度計及水銀溫度計的使用。二、實驗原理：單位質(zhì)量的固體物質(zhì)在熔點時從固態(tài)全部變成液態(tài)所需的熱量，稱為該物質(zhì)的比熔解熱，一般用L來表示。實驗時將質(zhì)量為m1克0的冰投入盛有m2克T1水的量熱器內(nèi)筒中，設(shè)冰全部熔解為水后平衡溫度為T2，設(shè)量熱器內(nèi)筒、攪拌器的質(zhì)量分別為m3、 m4，其比熱容分別為C1、C2和水的比熱容為C0。根據(jù)混合量熱法的原理，冰全部熔解為同溫度（0）的水以及其從0升到T2過程中所吸收的熱量等于其余部分（水

2、m1、量熱器內(nèi)筒m3、攪拌器m4）從溫度T1降到T2時所放出的熱量，有 - (1)冰的熔解熱的實驗公式為 - (2)式中水的比熱容C0=4.18103J/kg。本實驗“熱學(xué)系統(tǒng)”依據(jù)混合量熱法測量冰的熔解熱，必須在系統(tǒng)與外界絕熱的條件下進行實驗。為了滿足此條件，從實驗裝置、測量方法和實驗操作等方面盡量減少系統(tǒng)與外界的熱交換。但由于實際上往往很難做到與外界完全沒有熱交換，因此，必須研究如何減少熱量交換對實驗結(jié)果的影響，也就是在實驗中，要進行散熱修正，使系統(tǒng)的散熱與吸熱相互抵消。牛頓冷卻定律指出，當系統(tǒng)與環(huán)境的溫度差不大（不超過1015）時，單位時間內(nèi)該系統(tǒng)與周圍交換的熱量近似與溫度差成正比，其數(shù)

3、學(xué)式為式中T為系統(tǒng)的溫度，T0為環(huán)境的溫度，k 為散熱系數(shù)，只與系統(tǒng)本身的性質(zhì)有關(guān)。由此可知，用混合量熱法測冰的熔解熱時，應(yīng)盡量讓室溫處在水的初、終溫之間，使系統(tǒng)向外界吸、放的熱量基本抵消。在實驗過程中，從混合前一段時間到混合后一段時間均記下溫度和時間的關(guān)系，繪制T-t曲線，如圖(1)中的實線部分。圖中T1約為B點對應(yīng)的水的初溫，T2約為C點對應(yīng)的系統(tǒng)平衡溫度，我們用眼睛估尋一個溫度，由它對應(yīng)的G點繪制一條EGF直線平行于T軸，它與BGC線組成兩個小面積BGE和CGF。估尋的原則是這兩個小面積相等。圖(1)中由T1降溫到過程是系統(tǒng)向環(huán)境散熱：溫度從降到T2過程是系統(tǒng)從環(huán)境吸熱。和正是上述兩個小

4、面積，他們相等時便使交換的總熱量正好為零。應(yīng)該指出，由于冰塊越溶越小，表面積也變小，交換熱量速度變慢，所以T-t曲線上的BC段明顯地不是直線，其斜率越來越小。本實驗對溫度的測量采用精度為1的水銀溫度計和數(shù)字萬用表測溫檔。三、實驗儀器：保溫杯一只、數(shù)字萬用表、水銀溫度計、濕度計一只，藥物分析天平1臺（最小分度值2克），吸水紙、水、冰足量、電子秒表一只。四、實驗內(nèi)容和步驟：冰的比熔解熱的測量（1）用冰箱制備0的冰（2）對純冰的質(zhì)量和水的初溫、水的質(zhì)量的初步考慮使水的初溫比室溫高約1015，水的終溫應(yīng)比室溫低。要求初溫、終溫各自與室溫的絕對差值大致相等。實驗時，尚需注意水的終溫不能低于當時的露點，否

5、則周圍的水汽將會凝結(jié)在量熱器內(nèi)筒的外壁上，并向待測系統(tǒng)釋放熱量。因此，實驗前應(yīng)測定露點，選擇水的初溫；水的體積約占內(nèi)筒的為宜。（3）T-t曲線的測定按上述估算，在量熱器內(nèi)筒加入適量的水，并將水溫加熱至估計的初溫值。用天平分別稱出加水前后的量熱器的質(zhì)量。準備好冰塊，按下秒表，開始記錄水溫與時間的關(guān)系，5-6分鐘后，把準備好的冰塊揩干投入水中，繼續(xù)記錄水溫與時間的關(guān)系，直至溫度上升5-6分鐘后為止，測出加冰后量熱器的質(zhì)量。自擬數(shù)據(jù)表格。5、 數(shù)據(jù)處理：室溫27測量次數(shù)保溫杯+攪拌器+溫度計質(zhì)量M1（g）加水后總質(zhì)量M2（g）冰溶解后總質(zhì)量M3水質(zhì)量M2-M1（g）冰質(zhì)量M3-M2(g)132452

6、259119869 未加冰時的溫度變化：時間（min）0369溫度（）29.52928.828.7加冰后的溫度變化：時間（s）0510152025303540溫度（）27252216129876.545505511517529541553565.5544.5555.5 對數(shù)據(jù)進行處理，可得T-t曲線由圖線可知 已知冰的溶解熱的求解公式為，式中水的比熱容，鋁制的內(nèi)筒、攪拌器比熱容，實驗測得數(shù)據(jù)冰的質(zhì)量，水的質(zhì)量，保溫杯加攪拌器加溫度計的總質(zhì)量，代入數(shù)據(jù)得所以，實驗測得冰的溶解熱為6、 實驗注意事項：1測量過程蓋子應(yīng)蓋好，還要不停地用攪拌器輕輕地攪拌內(nèi)筒中的水，以保證熱學(xué)系統(tǒng)的溫度均勻.2同時防止內(nèi)筒中的水攪出內(nèi)筒外和桌面上，以保持內(nèi)筒中水的質(zhì)量不減少。3冰的質(zhì)量m應(yīng)在測出末溫T2后再稱量。6、 誤差分析1實驗數(shù)據(jù)讀取有誤.2冰的質(zhì)量選取不太合適，造成增加實驗的難度3求取過程中有誤差七、思考題1水的初溫、終溫與室溫大致有什么關(guān)系？答：使水的初溫比室溫高約10-15，水的終溫應(yīng)比室溫低。要求初溫、終溫各自與室溫的絕對值大致相等。2如何獲得0的冰？取出冰塊后，是應(yīng)先測出冰塊質(zhì)量，在將其投入量熱器？還是先投入量熱器進行其它測量，最后再測冰塊質(zhì)量？答：可以將制得冰塊在外界環(huán)境中讓