用混合法測固體的比熱容

1、實驗八混合法測定固體比熱容一實驗?zāi)康?、掌握基本的量熱方法混合法。2、測定金屬的比熱容。二實驗儀器量熱器，溫度計，物理天平，停表，加熱器，小量筒，待測物(金屬塊)。量熱器如圖1所示，C為量熱器筒(銅制)，T為曲管溫度計，P為攪拌器，J為套銅，G為保溫用玻璃棉。加熱器如圖2所示，待測物由細(xì)線吊在其中間的圓筒中，由蒸汽鍋發(fā)出的蒸汽通過加熱器的套筒中給待測物加熱。加熱厚后將其下側(cè)的活門K打開，就可將物體投入置于其下面的量熱器中。為了減少加熱器排出的水蒸汽，可將排汽管插入冰和水的盆中，使蒸汽凝結(jié)成水。三實驗原理溫度不同的物體混合之后，熱量將由高溫物體傳給低溫物體。如果在混合過程中和外界沒有熱交換，最后

2、將達到均勻穩(wěn)定的平衡溫度，在這過程中，高溫物體放出的熱量等于低溫物體所吸收的熱量，此稱為熱平衡原理。本實驗即根據(jù)熱平衡原理用混合法測定固體的比熱。將質(zhì)量為m、溫度為t2的金屬塊投入量熱器的水中。設(shè)量熱器(包括攪拌器和溫度計插入水中部分)的熱容為q,其中水的質(zhì)量為m0,比熱容為c0,待測物投入水中之前的水溫為J。在待測物投入水中以后，其混合溫度為G，則在不計量熱器與外界的熱交換的情況下，將存在下列關(guān)系me(t-0)=(me+me(t-0)=(me+q)(0-1)2001(1)(me+q)(0t)即e=iim(t0)2量熱器的q可以根據(jù)其質(zhì)量和比熱容算出。設(shè)量熱器筒和攪拌器由相同的物質(zhì)(銅)制成，

3、其質(zhì)量為m】，比熱容為：，溫度計插入水中部分的體積為V，則(2)ci，】1圖23)q=me+1.9V3)111-9V(JC-1)為溫度計插入水中部分的熱容，但V的單位為cm3。也可以用混合法測量量熱器的熱容q。即先將量熱器中加入m(g)水，它和0量熱器的溫度為t，其次將m(g)溫度為t的溫水迅速倒入量熱器中，1o2攪拌后的混合溫度為0，則根據(jù)式(i)，的me(t-0)=(me+q)(0-1)0020014)加mc(t-0)4)即q=i2-me0-t001但是用混合法測量熱器熱容q時，要注意使水的總質(zhì)量m+m和實際測比熱容時水的質(zhì)量叫大體000相等，混合后的溫度0也應(yīng)和實測時的混合溫度0盡量接近

4、才好。上述討論是在假定量熱器與外界沒有熱交換時的結(jié)論。實際上只要由溫度差異就必然會由熱交換存在，因此，必須考慮如何防止或進行修正熱散失的影響。熱散失的途徑主要有三：第一是加熱后的物體在投入量熱器水中之前散失的熱量，這部分熱量不易修正，應(yīng)盡量縮短投放時間。第二是在投下待測物后，在混合過程中量熱器由外部吸熱和高于室溫后向外散失的熱量。在本實驗中由于測量的是導(dǎo)熱良好的金屬，從投下物體到達混合溫度所需時間較短，可以采用熱量出入相互抵消的方法，消除散熱的影響。即控制量熱器的初溫t，使t低于環(huán)境溫度t，混合后的末溫0則高于t，并使（t-1）。第三要注意量熱器110001外部不要有水附著（可用干布擦干凈），

5、以免由于水的蒸發(fā)損失較多的熱量。由于混合過程中量熱與環(huán)境有熱交換，先是吸熱，后是放熱，至使由溫度計讀出的初溫t和混合溫度10都與無熱交換時的初溫度和混合溫度不同。因此，必須對t和0進行校正?？捎脠D解法進行，如圖3所1示。實驗時，從投物前5,6分鐘開始測水溫，每30s測一次，記下投物的時刻與溫度，記下達到室溫t的0時刻e作一豎直線MN,過t作一水平線，二者交于0點。然后描出投物前的吸熱線AB，與MN交于Bt00點，混合后的放熱線CD與MN交于C點。混合過程中的溫升線EF,分別與AB、CD交于E和F。因水溫達室溫前，量熱器一直在吸熱，故混合過程的初溫應(yīng)是與B點對應(yīng)的t，此值高于投物時記下的溫度。同

6、1理，水溫高于室溫后，量熱器向環(huán)境散熱，故混合后的最高溫度是C點對應(yīng)的溫度t，此值也高于溫度計2顯示的最高溫度。在圖3中，吸熱用面積BOE表示，散熱用面積COF表示，當(dāng)兩面積相等時，說明實驗過程中，對環(huán)境的吸熱與放熱相消。否則，實驗將受環(huán)境影響。實驗中，力求兩面積相等。此外，要注意溫度計本身的系統(tǒng)誤差。高溫度計在冰點時讀數(shù)為A，溫度計刻度值1C對應(yīng)的真實值0為a,則溫度計讀數(shù)為t時，其真實溫度t二（t-A）a0每支溫度計的A和a值都標(biāo)在儀器卡片上。0四實驗內(nèi)容1、將蒸汽鍋中加入半鍋水，并和加熱器連接好之后就開始加熱。2、用物理天平稱衡被測金屬塊的質(zhì)量m,然后將其吊在加熱器當(dāng)中的筒中加熱，筒中插

7、入的溫度計要靠近待測物。3、按式3或4支確定量熱器的熱容q。24、用燒杯盛低于室溫的冷水，稱得其質(zhì)量為m,將冷水倒入量熱器（約為其容積的3）后再稱得燒杯的質(zhì)量為m，則量熱器中水的質(zhì)量m=m-m。0200102開始測水溫并記時間，每30s測一次，接連測下去。5、當(dāng)加熱器中溫度計指示值穩(wěn)定不變后，再過幾分鐘測出其溫度12，就可將被測物體投放入量熱器中。投放時，將量熱器置于加熱器的下面，打開量熱器上部的投入口和加熱器下側(cè)的活門，敏捷地將物體放（不是投）入量熱器中。記下物體放入量熱器的時間和溫度。進行攪拌并觀察溫度計示值，每30s測一次，繼續(xù)5分鐘。6、按圖3繪制t-工圖，求出混合前的初溫t和混合溫度

8、0。17、將上述各測定值代入式(2)求出被測物的比熱容及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。比熱容的單位為J-kg-1-oC-1。水的比熱容c0為4.187x103J-kg-1-oC-1。量熱器(包括攪拌器)是銅制的，其比熱容c1為0.385x103J-kg-i-oC-i。五注意事項1、量熱器中溫度計位置要適中，不要使它靠近放入的高溫物體，因為未混合好的局部溫度可能很高2、的數(shù)值不宜于比室溫低的過多(控制在23C左右即可)，因為溫度過低可能使量熱器附近的溫度降到露點，致使量熱器外側(cè)出現(xiàn)凝結(jié)水，而在溫度升高后這凝結(jié)水蒸發(fā)時將散失較多的熱量。3、攪攔時不要過快，以防止有水濺出?；卮饐栴}：如果用混合法測液體的比熱，說明實驗應(yīng)如何安排。附記：溫度計插入水中部分的熱容可如下求出。已知水銀的密度為13.6g-cm-3，比熱容為0.139J-kg-1-oC-1，其1cm3的熱容為1.89J-kg-1-。C-1。而制造溫度計的耶那玻璃的密度為2.58g-cm-3，比熱容為1.89J-kg-1-oC-1，其