冰的熔解熱實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱： 物理設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱： 冰的熔解熱的測(cè)定 學(xué)院： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 座位號(hào)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 第八周星期三下午十五時(shí)四十五分開(kāi)始 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、理解冰的熔解熱測(cè)量實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理及實(shí)驗(yàn)所必須具備的條件。2、掌握用混合量熱法測(cè)定冰的比熔解熱的。3、學(xué)會(huì)用圖解法估計(jì)和消除系統(tǒng)散熱損失的修正方法。4、熟悉數(shù)字溫度計(jì)及水銀溫度計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的固體物質(zhì)在熔點(diǎn)時(shí)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(lái)表示。實(shí)驗(yàn)時(shí)將質(zhì)量為 m1 克 0的冰投入盛有 m2 克 T1水的量熱器筒中，設(shè)冰全部熔解為水后平衡溫度為 T

2、2，設(shè)量熱器筒、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(guò)程中所吸收的熱量等于其余部分（水 m1、量熱器筒 m3、攪拌器 m4）從溫度 T1降到 T2時(shí)所放出的熱量，有(m2c0 + m3c1 + m4c2 )(T1 -T2 ) = m1L + m1T2C0-(1) 冰的熔解熱的實(shí)驗(yàn)公式L=1/m1(m2c0+m3c1+m4c2)(T1-T2)-T2C0-（2） 式中水的比熱容 C0=4.18×103J/kg。本實(shí)驗(yàn)“熱學(xué)系統(tǒng)”依據(jù)混合量熱法測(cè)量冰的熔解熱，必須在系統(tǒng)與

3、外界絕熱的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了滿足此條件，從實(shí)驗(yàn)裝置、測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)操作等方面盡量減少系統(tǒng)與外界的熱交換。但由于實(shí)際上往往很難做到與外界完全沒(méi)有熱交換，因此，必須研究如何減少熱量交換對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，也就是在實(shí)驗(yàn)中，要進(jìn)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(dāng)系統(tǒng)與環(huán)境的溫度差不大（不超過(guò) 1015）時(shí)，單位時(shí)間該系統(tǒng)與周圍交換的熱量Q/t近似與溫度差成正比，其數(shù)學(xué)式為Q/t=k(T-T0)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(cè)冰的熔解熱時(shí)，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(shí)

4、驗(yàn)過(guò)程中，從混合前一段時(shí)間到混合后一段時(shí)間均記下溫度和時(shí)間的關(guān)系，繪制 T-t 曲線，如圖(1)中的實(shí)線部分。圖中T1約為B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水的初溫，T2約為C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)平衡溫度，我們用眼睛估尋一個(gè)溫度q ，由它對(duì)應(yīng)的 G 點(diǎn)繪制一條 EGF 直線平行于 T 軸，它與 BGC 線組成兩個(gè)小面積 BGE 和 CGF。估尋的原則是這兩個(gè)小面積相等。圖(1)中由 T1 降溫到q '過(guò)程是系統(tǒng)向環(huán)境散熱：q 散= òt tBG k ( T - q ) d t 溫度從q '降到 T2 過(guò)程是系統(tǒng)從環(huán)境吸熱：q 吸 = òt tGc k ( T - q ) d tq吸 和 q

5、散 正是上述兩個(gè)小面積，他們相等時(shí)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(lái)越小。 本實(shí)驗(yàn)對(duì)溫度的測(cè)量采用精度為 1的水銀溫度計(jì)和數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)溫檔。3、 實(shí)驗(yàn)儀器：保溫杯一只、數(shù)字萬(wàn)用表、水銀溫度計(jì)、濕度計(jì)一只，藥物分析天平1臺(tái)（最小分度值2克），吸水紙、水、冰足量、電子秒表一只。四、實(shí)驗(yàn)容和步驟：1. 測(cè)出量熱器筒的質(zhì)量和攪拌器的質(zhì)量。2. 測(cè)出室溫Tr。3. 配制溫水，水溫高于室溫左右。4. 測(cè)出溫水的質(zhì)量m2，其水位約為筒高度的三分之二。5. 當(dāng)水溫高于室溫左右時(shí)測(cè)自然降溫曲線（）段,

6、每1分鐘記錄一次溫度值。6. 盡快投冰，用攪拌器不斷輕輕攪拌，每記錄一次溫度值，直到溫度不再下降。7. 測(cè)自然升溫曲線（段）, 每記錄一次溫度值。8. 測(cè)出冰塊的質(zhì)量m1。9. 自己擬定數(shù)據(jù)記錄表格，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。10. 用坐標(biāo)紙作圖，用查小方格個(gè)數(shù)的方法確定面積，求出T1、T2，求出冰的熔解熱，并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，求出相對(duì)誤差，并進(jìn)行誤差分析。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：保溫瓶、攪拌器、溫度計(jì)質(zhì)量M1（g）加水后M2（g）水溶解后M3（g）水質(zhì)量M2-M1（g）冰質(zhì)量M3-M2（g）408.6597.2647.2188.650.0加入熱水后升溫過(guò)程時(shí)間012345溫度32.132.432.332.232

7、.132在5分鐘時(shí)刻加入冰塊，并在5分30秒第一次記錄數(shù)據(jù)時(shí)間（s）03045607590105溫度（攝氏度）3228.322191514.213時(shí)間（s）120135150165180195210溫度（攝氏度）1211.811.611.411.211.211.2溫度大概穩(wěn)定后時(shí)間（s）240300360420480540溫度（攝氏度）11.211.411.611.81212由數(shù)據(jù)可以作圖：得T1=31.8攝氏度，T2=10.6攝氏度。由公式L=m2×C0T1-T2-m1T2C0m1得：L=2.90×105JKg相對(duì)誤差：3.34×105-2.90×1053.34×105=13.2%六、誤差分析：1.試驗(yàn)中，取得的水過(guò)滿，導(dǎo)致有些熱量從保溫瓶蓋散失，導(dǎo)致測(cè)得的熔解熱偏小。2.在試驗(yàn)中，由于加入冰塊時(shí)，不能及時(shí)測(cè)得數(shù)據(jù)，而溫度下降是很快的，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測(cè)量不及時(shí)。3.由于加入冰塊時(shí)，溫度下降過(guò)快，導(dǎo)致讀數(shù)誤差極大，往往沒(méi)看清讀數(shù)，示數(shù)就已經(jīng)變化巨大，導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。4.在作散熱修正時(shí)，由于手工估計(jì)面積，導(dǎo)致T1、T2的誤差也會(huì)特別大。七、個(gè)人實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)：1.我在小組中負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)和讀示數(shù)工作。2.第一次實(shí)驗(yàn)由于加入冰后溫度下降過(guò)快，導(dǎo)致計(jì)數(shù)讀數(shù)和記時(shí)配合失誤，導(dǎo)致加入冰后的計(jì)數(shù)出現(xiàn)重大失誤，實(shí)驗(yàn)失敗。3.第二次試驗(yàn)改進(jìn)，加入稍少