冰的熔解热实验报告.docxVIP

用混合热量法测定冰的熔化热实验报告 实验目的： 正确使用热量器，熟练使用温度计。 用混合热量法测定冰的熔解热。 进行实验安排和参量选取。 学会一种粗略修正散热的方法——抵偿法。 实验用具： 热量器、数字温度计、电子天平、秒表、干抹布、保温桶、冰以及热水等。 关于实验仪器的说明： 电子天平 使用前，请将电子天平放置于稳固、平坦的台面上，利用四只调整脚，使仪器保持平衡（勿放于摇动或振动台架上）。注意水平仪内气泡应位于圆圈中央。使用时应避免将其至于温度变化较大或者空气流动剧烈的场所，如日光直射或冷气机的出风口。打开电源时，秤盘上请勿防止任何物品。建议开机预热1~5分钟，以确保测量的精确度。使用时，称量物品重心须位于称盘的中心点，且称量物不可超出称量范围，以确保准确度。 量热器 量热器的构造如下图所示。由铜质内筒、塑料外筒、绝热盖、环形绝热架、橡皮塞和铜质搅拌器组成。 绝热盖上附有中空橡皮塞，用于实验时插入温度计。搅拌器通过绝热盖上的细孔置于内筒中，试验时上下搅动，使桶内各处温度迅速均匀。内筒置于外筒内部的环形绝热架上，外筒又用胶木圆盖盖住。因此，内部空气夹层与外界对流很小。又因空气是热的不良导体，故外、内筒之间由传导所传递的热量可减到很小。同时，内筒的外壁电镀得十分光亮，使得它们辐射或吸收热量的本领变得很小。所以，因辐射而产生的热量传递也可以减至最小。 由上所述，量热器的这种结构，使将热量传递的三种方式：传导、对流及辐射都尽可能地减到最小；因而，他成为量热实验的常用仪器。 使用时，通常是先注入适量的水（约为容量的二分之一到三分之二），并将温度计、搅拌器等通过绝热盖的小孔插入，构成所谓已知热容的系统。 但上述量热器的绝热条件并不十分完善，因此在进行精确的量热实验时还必须据牛顿冷却定律进行散热修正。 实验原理： 质量为mi，温度为θ0的冰块与质量为m、温度为θ1的水相混合，冰全部熔化为水后，测得平衡温度为θ2。假定热量器内筒与搅拌器的质量分别为m1、m2，其比热容分别为c1和c2；数字式温度计的测温传感器（铂电阻测温探头）自身热容甚小，可忽略不计；水和冰的比热容分别为c和ci c 本实验条件下，冰的熔点可认为是0℃，也可选取冰块的温度θ0 L 由于量热器的绝热条件并不十分完善，实际实验系统并非严格的孤立系统，所以，在做精密测量时，就需设法求出实验过程中系统与外界交换的热量，以作适当的散热修正。 本实验介绍一种粗略修正散热的所谓抵偿法。其依据是牛顿冷却定律。当系统的温度高于环境温度时，他就要散失热量。实验证明：当温差比较小（一般不超过15K）时，（非自然对流）系统的散热制冷速率与温差成正比。此即牛顿冷却定律： ? 其中，?q表示?t时间内系统与外界交换的热量。比例系数k为一个与系统表面积成正比并伴随表面辐射本领而变得的常量，成为散热常量。其物理意义为：单位温差下，单位时间的热量损失。其单位为J?K-1?s- 根据实验中的具体情况，刚投入冰块时，水温较高，冰的有效面积大，熔化快，系统温度降低较快；随着冰块的不断熔化变小，水温逐渐降低，冰熔化变慢，水温降低的速度亦慢下来。量热器中水温随时间的变化应该是一条指数下降的曲线。如下图所示。 对（3）式求积分，即可得到由t1到t2（对应温度θ1及θ2 q 其中，SA=k 由上式可见，当SA=SB时，实验过程中系统与外界交换的热量q=0 由上图曲线可知，欲使SA≈SB，就必须使θ-θ 实验操作 测得初室温θe 使水的初温比室温高10至15度，水的终温应该比室温要低。水的体积占内筒的二分之一到三分之二左右。 测得内筒质量为m1 m2由实验室老师给出（m2 加适量的热水并测得热水与内筒的质量为m 将内筒放入热量器，并留有小口，防止加冰时封闭环境下热量突然逸散造成较大误差 用外推法测水的初温，在加入冰块前5min每隔60s测定一次水温，并在6min时加入用干抹布擦干后的冰块。 每隔15秒测一次温度，直到温度达到最低值（当测得两组温度，后一组温度较高时停止，取这两组数据的前一个数据）。测量过程盖子应盖好，还要不停地用搅拌器上下低频地搅拌内筒中的水，以保证热学系统的温度均匀，同时防止内筒中的水搅拌出去。 温度数据测量完毕后，用电子天平测量出水与内筒的总质量m 测得末温θe 画出系统温度随时间变化的曲线，并估计系统放热和散热的值。若两者差距过大，则调整热水的初温或热水的量直到符合实验要求。 数据处理： 初室温 m 冰的质量m 水的质量m 由外推法测量水的温度 热水温度—时间变化表 时间（min） 0 1 2 3 4 5 温度（℃） 28.2 27.1 26.7 26.5 26.2 26.2 在坐标纸上标记各点位，其中横轴每大格是1min，纵轴每大格是3℃，1大格=10小格 如图，经线性拟合，得到第6分钟水的初温为2