電熱法熱功當(dāng)量的測(cè)量

1、電熱法熱功當(dāng)量的測(cè)量作者:日期:近代物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè) 應(yīng)用物理 班級(jí)11級(jí)（2）班 實(shí)驗(yàn)名稱 電熱法熱功當(dāng)量的測(cè)量小組成員姓名：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)K7-106指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)時(shí)間2014年1月1日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 用電熱法測(cè)量熱功當(dāng)量。2 學(xué)會(huì)一種熱量散失的修正方法一一修正終止溫度?！緦?shí)驗(yàn)原理】(1)U伏特。則電場(chǎng)力做功為強(qiáng)度為I安培的電流在t秒內(nèi)通過(guò)電熱絲，電熱絲兩端的電位差為W = IUt這些功全部轉(zhuǎn)化為熱量，此熱量可以用量熱器來(lái)測(cè)量。設(shè)m表示量熱器內(nèi)圓筒和攪拌器的質(zhì)量，C表示m表示量熱器內(nèi)圓筒中水的質(zhì)量，C3表示水其比熱。m表示纏繞線的膠木（或玻璃）的質(zhì)量 ，C2表示其比熱。，那么量熱器內(nèi)圓筒及圓筒中的

2、水等由導(dǎo)的比熱，T0和Tf表示量熱器內(nèi)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(dāng)量W"qIUt焦耳/卡(3)J的標(biāo)準(zhǔn)值Jo= 4.18682 散熱修正如果實(shí)驗(yàn)是在系統(tǒng)(m1C1 m2C2 m3C3)(Tf -T°)焦耳/卡。（量熱器內(nèi)筒及筒中的水等）度與環(huán)境的溫度平衡時(shí)，對(duì)電阻通電，那么系統(tǒng)加的溫度就高于室溫To實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將同時(shí)伴隨散熱作這樣，由溫度計(jì)讀出的終止溫度的數(shù)值T2必須比真終止溫度的數(shù)值 Tf低。（即假設(shè)沒(méi)有散熱所應(yīng)達(dá)到的為T(mén)f）o為了修正這個(gè)溫度的誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)在相等的的溫?zé)岷笥?正的終溫時(shí)間

3、間隔內(nèi)，記下相對(duì)應(yīng)的溫度，然后以時(shí)間為橫坐標(biāo),升溫降溫曲線溫度前系統(tǒng)與環(huán)境達(dá)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(shí)間t1內(nèi),也就是系統(tǒng)的初溫為縱坐標(biāo)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(xiàn)象，因而斷電后系統(tǒng)的溫度還將略為上升到達(dá)T2，如CD段所示，DE段表示系統(tǒng)的自然冷卻過(guò)程。根據(jù)牛頓冷卻定律，當(dāng)系統(tǒng)的溫度T與環(huán)境的溫度T。相差不大時(shí)，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(guān)系。dt在實(shí)際測(cè)量時(shí)，可以從升溫降溫曲線的最高點(diǎn)D開(kāi)始，記錄系統(tǒng)經(jīng)

4、過(guò)一段冷卻時(shí)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(diǎn)的冷卻速率v J。t2當(dāng)系統(tǒng)自To升溫到 匸時(shí)，其冷卻速率相應(yīng)從o增大到v。所以在BD升溫過(guò)程中，系統(tǒng)的平均冷卻速t2率v Jv JT，在此過(guò)程中由于散熱而使系統(tǒng)最終產(chǎn)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(shù)據(jù)處理時(shí)，還可用作圖的方法求Tf值。將DE線段往左外延，再通過(guò) P點(diǎn)（ti/2點(diǎn)）作橫坐標(biāo)軸的垂線與DE的外延線交于F點(diǎn)，則F點(diǎn)對(duì)應(yīng)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(kāi)始時(shí)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(dāng)系統(tǒng)與環(huán)境的溫度相差不大時(shí)（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(kāi)始加熱時(shí)的冷卻速率其中 v =To二Tv , 0 T2 _T溫度計(jì)測(cè)得系統(tǒng)的終止溫度T2時(shí)的冷卻速率，可從上圖求得（v 竺）。所以在BD升溫過(guò)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(shí)驗(yàn)儀器】、物理天平（自備）熱學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、電加熱量

6、熱器（見(jiàn)右圖）、測(cè)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(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的第二單元中的電壓輸出端相連。測(cè)溫探頭或玻璃溫度計(jì)以監(jiān)視內(nèi)部液體溫度的變化?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1、 用天平稱出內(nèi)筒的質(zhì)量，再用天平稱出約100克左右的水，倒入量熱器中。將測(cè)溫探頭電纜與熱學(xué)實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)面板上對(duì)應(yīng)電纜座連接好。2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。3、記下初始溫度值T, C。4、 接上加熱電阻的連線（同時(shí)按接觸計(jì)時(shí)器“啟動(dòng)”按鈕），系統(tǒng)開(kāi)始加熱、計(jì)時(shí)，同時(shí)不斷攪拌量熱器 中的水，以使加熱均勻。5、當(dāng)加熱一段時(shí)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(shí)間。同時(shí)繼續(xù)攪拌，待溫度不再上升時(shí)，記下系統(tǒng)的溫度T2 C。6、根據(jù) J =Ult / l-c1m1 + c2m2+ Qm3 Tf -T0 丨求出熱功當(dāng)量。【數(shù)據(jù)記錄及處理】【思考題】1、 如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加熱電流發(fā)生了微小波動(dòng)，是否會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果？為什么？不會(huì)2、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中量熱器不斷向外界傳導(dǎo)和輻射熱量。這兩種形式的熱量損失是否會(huì)引起系統(tǒng)誤差？為什么?教師評(píng)語(yǔ)：占30%30%占20%）；占 20%1. 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)：（認(rèn)真、較認(rèn)真、一般、 較差、 很差）;