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北航物理实验研究性报告1021

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北航物理实验研究性报告

热学系列实验—— 测量冰的熔解热实验 电热法测量焦耳热功当量实验

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北京航空航天大学基础物理实验研究性报告

目录

目录 .................................................................................................................................................. 2 摘要 .................................................................................................................................................. 3 一、 实验目的 ........................................................................................................................... 3 二、 实验原理 ........................................................................................................................... 3

实验1.测量冰的熔解热实验: ............................................................................................ 3 实验2.电热法测量焦耳热功当量实验: ............................................................................ 8 三、 四、

实验仪器 ......................................................................................................................... 10 实验步骤 ......................................................................................................................... 10

实验1.测量冰的熔解热实验: .......................................................................................... 10 实验2.电热法测量焦耳热功当量实验: .......................................................................... 11 五、

数据记录与处理 ............................................................................................................. 12

实验1.测量冰的熔解热实验: .......................................................................................... 12 实验2.电热法测量焦耳热功当量实验: .......................................................................... 13 六、

讨论与总结 ..................................................................................................................... 14

1、误差分析 ........................................................................................................................... 14 2、总结体会 ........................................................................................................................... 15 七、

(一) (二) 八、

九、

对实验的分析及改进 ..................................................................................................... 16 实验装置的改进 ......................................................................................................... 16 实验原理和数据处理的改进 ..................................................................................... 17 参考资料 ......................................................................................................................... 17 原数据图片 ..................................................................................................................... 17

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北京航空航天大学基础物理实验研究性报告

摘要

本系列包括测量冰的熔解热、电热法测量焦耳热功当量两个实验。 测量冰的熔解热实验涉及热学实验的若干基本内容,具有热学实验绪论的性质,无论在实验原理和方法(混合量热法和孤立系统、冷却定律和修正散热、测温原理等),仪器构造和使用(量热器、温度计等),操作技巧(搅拌、读温度等)和参量选择(水、冰取多少为宜,温度如何选择等),都对热学实验有普遍的意义。

电热法测量焦耳热功当量实验室证明能量守恒和转换定律的基础实验。焦耳从1840年起,花费了几十年的时间做了大量实验,论证了传热和作功一样,是能量传递的一种形式;热功当量是一个普适常数,与作功方式无关,从而为能量守恒和转换定律的确立奠定了坚实的实验基础。

一、 实验目的

1、 熟悉热学实验中的基本问题——量热和计温; 2、 研究电热法中作功与传热的关系;

3、 学习两种进行散热修正的方法——牛顿冷却定律法和一元线性回归法; 4、 了解热学实验中合理安排实验和选择参量的重要性; 5、 熟悉热学实验中基本仪器的使用。

二、 实验原理

实验1.测量冰的熔解热实验:

(1)一般概念

一定压强下晶体物质溶解时的温度,也就是该物质的固态和液态可以平衡共存的温度,称为该晶体物质在此压强下的熔点。单位质量的晶体物质在熔点是从

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固态全部变为液态所需的热量,叫做该晶体物质的溶解潜热,亦称熔解热。

本实验用混合量热法来测定冰的熔解热。其基本做法是:把待测的系统 A和一个已知其热容的系统B混合起来,并设法使它们形成一个与外界没有热量交换的孤立系统C(C=A+B),这样A(或B)所放出的热量,全部为B(或A)所吸收,因为已知热容的系统在实验过程中所传递的热量Q,是可由其温度的改变T和热容C。计算出来的,即Q=CsT,因此,待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。

由此可见,保持系统为孤立系统,是混合量热法所要求的基本实验条件。这要从仪器装置、测量以及实验操作等各方面去保证。如果这样做以后,实验过程中与外界的热交换热不能忽略,就要进行散热或吸热修正。

温度是是热学中的一个基本物理量,量热试验中必须测量温度。一个系统的温度,只有在平衡态时才有意义,因此计温时必须使系统各处温度达到均匀。用温度计的指示值代表系统温度,必须使系统雨温度计之间达到热平衡。 (2)装置简介

为了使实验系统(包括待测系统与已知其热容的系统)成为一个孤立系统,本实验采用了量热器。热量传递有3种方式:传导、对流和辐射。因此,热学实验应使系统与环境之间的传导、对流和辐射都尽量减小,量热器可以近似满足这样的要求。

量热器的种类有很多,随测量的目的、要求、测量精度的不同而异,最简单

的一种如图所示,它由良导体做成的内筒放

1234在一较大的外筒中组成。通常在内筒中放水、温度计及搅拌器,它们(内筒、温度计、搅拌器及水)连同放进的待测物体就构成了我们所考虑的(进行实验的)系统,内筒、水、温度计和搅拌器的热容是可以计算出来

765或实测得到的,在此基础上,就可以用混合法进行量热实验了。

1—温度计;2—带绝热柄的搅拌器; 3—绝热盖;4—绝热架;5—空气; 6—表面镀亮的金属外筒; 7—表面镀亮的金属内筒 4 内盖盖

筒置于一绝热架上,外筒用绝热

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住,因此空气与外界对流很小,又因空气是不良导体,所以内、外筒靠传导方式传递的热量同样可以减至很小,同时由于内筒的外壁及外筒的内外壁都电镀的十分光亮,使得它们发射或吸收辐射热的本领变得很小,于是实验系统和环境之间因辐射而产生的热量传递也得以减小,这样的量热器就可以使实验系统粗略地接近于一个孤立系统了。 (3)实验原理

若有质量为M,温度为T1的冰(在实验室环境下其比热容为c1,熔点为T0),

与质量为m,温度为T2的水(比热容为c0)混合,冰全部溶解为水后的平衡温度为T3,设量热器的内筒和搅拌器的质量分别为m1、m2,比热容分别为c1、c2,温度计的热容为m。如果实验系统为孤立系统,将冰投入盛水的量热器中,则热平衡方程式为

c1M(T0-T1)+ML+c0M(T3-T0)=(c0m+c1m1+c2m2+m)(T2-T3) (4.5.1) 式中,L为冰的熔解热。 L=

在本实验条件下,冰的熔点也可认为是0℃,即T0=0℃,所以冰的熔解热为

1(c0m+c1m1+c2m2+m)(T2-T3)-c0T3+cIT1 (4.5.2) M为了尽可能是系统与外界交换的热量达到最小,除了使用量热器以外,实验的操作过程中也必须予以注意,例如不应当直接用手去把握量热器的任何部分;不应当在阳光的直接照射下或空气流动太快的地方(如通风过道、风扇旁边)进行实验;冬天要避免在火炉或暖气旁做实验等。此外,由于系统与外界温度差越大时,在它们之间传递热量越快,而且时间越长,传递的热量越多,因此在进行量热实验时,要尽可能使系统与外界温度差小,并尽量使实验过程进行得迅速。

尽管注意到了上述的各个方面,系统仍不可能完全达到绝热要求(除非系统

与环境的温度时时刻刻完全相同)。因此,在作精密测量时,就需要采用一些办法来求出实验过程中实验系统究竟散失或吸收了多少热量,进而对实验结果进行修正。

一个系统的温度如果高于环境温度它就要散失热量。实验证明,当温度差相

当小时(例如不超过10—15℃),散热速率与温度差成正比,此即牛顿冷却定律,

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用数学形式表示可写成

δqK(Tθ) (4.5.3) δt式中,q是系统散失的热量;t是时间间隔;K是散热常数,与系统表面积成正比,并随表面的吸收或发射辐射热的本领而变,T、分别是所考虑的系统及环境的温度;

q称为散热速率,表示单位时间内系统散失的热量。 tq下面介绍一种根据牛顿冷却定律粗略修正散热的方法。已知当T>时,>0,

tq系统向外散热;当T<时,<0,系统从环境吸热。可以取系统的初温T2>,

t终温T3<,以设法使整个实验过程中系统与环境间的热量传递前后彼此相抵消。

考虑到实验的具体情况,刚投入冰时,水温高,冰的有效面积大,溶解快,

因此系统表面温度T(即量热器中的水温)降低较快;随后,随着冰的不断熔化,冰块逐渐变小,水温逐渐降低,冰溶解变缓,水温的降低也就变慢起来。量热器中水温随时间的变化曲线如图所示。

TT2T3t2SASBt3tt

根据式(4.5.3),实验过程中,即系统温度从T2变为T3这段时间(t2—t3)内系统与环境间交换热量为

qK(Tθ)dtK(Tθ)dtK(Tθ)dt

t2t2tθt3tθt3前一项T->0,系统散热,对应于图中面积SA=(T)dt;后一项T-<0,系统

t2t吸热,对应于面积SB=(T)dt。不难想见,面积SA与系统向外界散失的热量

tt3成正比,即q散=KSA;而面积SB与系统从外界吸收的热量成正比,即q吸=KSB,

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K是散热常数。因此,只要使SA≈SB,系统对外界的吸热和散热就可以相互抵消。

要使SA≈SB,就必须使(T2-)>(-T3),究竟T2和T3应取多少,或(T2-):

(-T3)应取多少,要在实验中根据具体情况选定。

上述这种使散热与吸热相互抵消的做法,不仅要求水的初温比环境温度高,

末温比环境温度低,而且对初温、末温与环境温度相差的幅度要求比较严格,往往经过多次试做,效果仍可能不理想,因此希望把上述思想进行扩展,放宽对量热器中水的初温和末温的限制。

如图所示,在t=t2时投入冰块,在t=t3时冰块熔化完毕。在投入冰块前,系

TT\"2T2S4S1S2T'3t2T'2T4S5S3T3t3t

T\"3''''统的温度沿 T'2'T2变化;在冰块熔化完毕后,系统温度沿T3T3变化。T'2'T2和T3T3''''实际上都很接近直线。作T'2'T2的延长线到T'2,作T3T3的延长线到T3,连接T'2T3,''使T'2T3与T轴平行,且使面积S1+S2=S3,用T'2代替T2,用T3代替T3,代入公式

(4.5.2)求L,就得到系统与环境没有发生热量交换的实验结果。

''实际的温度变化本来是T'2'T2T4T3T3,在冰块投入到冰块熔化完毕的过程中,系

统散失的热量相当于面积S4,从环境吸收的热量相当于面积S2+S5,综合两者,系统共吸收的热量相当于面积S=S2+S5-S4。

''''在用T'2代替T2、用T3代替T3后,得到另一条新的温度曲线T'2'T2T'2T3T3T3。

在从冰块投入到冰块熔化完毕的过程中,系统散失的热量相当于面积S1+S4,从

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环境吸收的热量相当于面积S3+S5。综合两者,系统共吸收的热量相当于面积S'=S3+S5-S1-S4。

因为作图时已使S1+S2=S3,所以有S'=S。这说明,新的温度曲线与实际温度

曲线是等价的。

新的温度曲线的物理意义是,它把系统与环境交换热量的过程与冰熔化的过

''程分割开来,从T2到T'2和从T3到T3是系统与环境交换热量的过程,从T'2到T3是

冰熔化的过程。由于冰熔化的过程变为无限短,自然没有机会进行热量交换,因

'而从T'2到T3,便仅仅是由于冰的熔化而引起的水温变化。这一方法把对热量的

修正转化为对初温和末温的修正,且对量热器中水的初温和末温原则上没有任何限制。尽管如此,考虑到牛顿冷却定律成立的条件以及其他因素,T2、T3还是选择在附近为好,即让T2>,T3<,但它们与的差值可以不受限制。

实验2.电热法测量焦耳热功当量实验:

(1)一般说明

TEVAR

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如图所示,给电阻R两端

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加上电压V,通过R的电流为I,通电时间t内电场力作功W=VIt。若这些功全部转化为热量,使一个盛水的量热器系统由初温0升高至,系统吸收的热量为Q,则热功当量J=W/Q。按照能量守恒定律,若采用国际单位制,则W和Q的单位都是焦耳(J),比值J=1;若Q用卡(cal)作单位,则J=4.1868 J/cal,表示产生1卡热量所需作的功。

实验在装水的量热筒中进行。系统吸收的热量为

Q=(c0m0+c1m1+c2m2)(-0)= Cm(-0) (4.5.4)

式中, c0、c1、c2 分别是水、量热装置及加热器的比热容;m0、m1、m2分别是其相对应的质量;Cm=c0m0+c1m1+c2m2是系统的总热容;0为系统初温。本实验的主要内容就是测定热功当量J= VIt/ Cm(-0)。 (2)散热修正

本实验的难点是如何考虑系统散热的修正。我们从系统应满足的微分方程出

发。若把系统看成是理想绝热的,即只考虑系统由于通电而升温,则由系统吸热方程Q= Cm(-0)对时间求导可以得到温度变化率所满足的关系式为

dVI|放= (4.5.6) dtJCm 考虑通电时系统吸热的同时也向环境中放热,根据牛顿冷却定律,由于放热

d|放= -K(-环) (4.5.7) dt引起的温度变化率为

式中,K为系统的散热系数。综合式(4.5.6)和式(4.5.7)描述的吸热、放热效应,系统温度的实际变化率为

dVI|=- K(-环) dtJCm (4.5.8)

这是一个一阶线性的常系数微分方程。我们试图利用一元线性回归法处理数据,令y≡

dVI,x≡-环,式(4.5.8)变成y=a+bx,其中a=,b= - K。给加热dtJCm系统通电,并同时记录系统温度—时间的变化关系,每隔1min记录一次温度,共测30个连续时间对应的温度值,即(t1,1),(t2,2),…(t30,30),这样由一系列(ti,i)就换算出(yi,xi)数据了,代入回归系数计算式求得

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a,从而由下式计算出热功当量J(式中R是加热用的电阻值),即

V2V2a= →J= RJCmaRCm三、 实验仪器

量热器、电子天平、温度计、数字三用表、加血器皿、冰、水桶、停表、干拭布等。

四、 实验步骤

实验1.测量冰的熔解热实验:

(1) 测定冰的熔解热实验

一个成功的实验应能测量出投冰前的降温曲线和冰块熔化后的升温曲线,且系统终温T3低于环境温度(温度差不超过15℃)。影响实验结果的参量有水的质量m0、水的初温T2以及冰的质量M,而这些参量的大小是互相制约的,需要先定出它们的取值范围,再通过实验进行调整。

首先,冰块的大小是基本固定的,可根据量热筒的大小选择投放一块或两块冰。

其次,确定水的初温T2。一般选择T2高于环境温度10—15℃,因为此时的散热服从牛顿冷却定律,便于对系统散热进行粗略修正。

最后,当M与T2确定后,要想调整实验结果,只有通过改变水的质量m0来实现了。水的质量不宜太大,水多需要的冰块就多,否则测不出升温曲线;水也不能太少,太少不利于搅拌,且会使系统终温T3过低。可取量热筒内筒的1/2—1/3进行试探性实验,如果未能测出升温曲线,或最终T3低于室温15℃以上,则需要改变水量重新做实验。 (2) 记录有关常数

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称量各种质量。注意冰不能直接放在天平盘上称量,冰的质量应由冰溶解后,冰加水的质量减去水的质量求得。

已知实验室所用内筒和搅拌器材料均为铜,比热容c1=c2=0.389×103J/(kg﹒K),冰的比热容(-40—0℃时)为c1=1.80×103J/(kg﹒K),水的比热容为c0=4.18×103J/(kg﹒K),忽略温度计的热容m。 (3) 测定实验过程中系统温度随时间的变化 ①每隔一定时间测系统温度,作T—t图。

提示:测冰的溶解曲线时,可约隔15s测一个点;测降温曲线和升温曲线时,时间间隔可适当加长。

注意:

i.三部分曲线时连续的,时间不可间断。特别要记录好投冰的时间。 ii.正确使用和保护温度计。

iii.整个实验过程中要不断地轻轻进行搅拌,以确保温度计读数代表所测系统的温度。

②实测系统的三人温度K——量热器盛适量水,水温比环境温度低5—10℃,测量系统温度随时间的变化。 (4) 数据处理

①用第二种散热修正方法,作图求出初、末温度的修正值,并算出冰的熔解热L。

②由测量数据估算系统的散热常数K。

实验2.电热法测量焦耳热功当量实验:

(1) 称量各种质量

提示:水的质量不宜过大或过小,一般控制在200—240g为好。加热器由功率电阻组成,搅拌器主要由铝制叶片组成,两者的总热容可按64.35 J/ K计算。

(2) 测量时间—温度关系

在连续升温的30min内,应等间隔地读取31个温度值(每分钟1次)。

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注意:

①升温过程中必须不断搅拌(转动搅拌器叶片)以保证温度均匀。同时搅拌过程中要随时监视电源电压(面板电压表指针位置)是否改变,防止因搅拌动作过大引起电源接触不良。

②数字三用表有自动关机功能。因此在测量过程中,可在三用表工作接近15min时,进行一次关机—开机操作,以免读数时刚好自动关机

③用铂电阻温度计记录温度,可直接把输出的香蕉插头接入数字三用表并读取电阻值。

(3) 测量加热器的电功率

分别在读数始末,用数字三用表测出加热器两端的电压(注意三用表的插孔位置和量程选择)。

加热器电阻值如表所示:

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 电阻值/ 202.4 201.5 203.8 200.5 201.1 199.6 201.4 203.4 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 电阻值/ 201.3 201.7 200.4 201.9 200.8 201.7 201.6 200.8 (4) 数据处理

用一元线性回归方法计算热功当量J并与理论值对比,计算它们的相对误差。

五、 数据记录与处理

实验1.测量冰的熔解热实验:

m1+m2=156.73g m0=171.8g m冰=45.74g t(s) 0 60 120 180 240 300 315 330 T(k) 311.95 311.80 311.70 311.57 311.44 311.31 306.31 296.70 t(s) 345 360 375 390 405 420 435 450 T(k) 294.04 292.65 291.10 290.74 289.89 288.53 288.11 287.75 12

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t(s) 465 480 495 510 525 540 600 660 T(k) 287.42 287.26 287.11 287.01 286.85 286.90 287.13 287.19 t(s) 720 780 840 900 T(k) 287.39 287.52 287.57 287.60 L=

1''(c0m + c1m1+c2m2)*(T'2-T3)-c0T3+cIT1 Mc1=c2=0.389×103J/(kg﹒K) cI=1.80×103J/(kg﹒K) c0=4.18×103J/(kg﹒K) (插入绘图图片)

'作图可得T'2=311.4K T3=286K T1=252.15K

温度计热容忽略

将数据代入公式得 L=343.45J/g 计算系统散热常数K:

取融化后的两点 (405,289.89),(420,288.53) K≈c0MlnT2T11=-3.381J/(s﹒k)

(T2)t实验2.电热法测量焦耳热功当量实验:

数据整理 环=24°C V=40V R=203.4 t=(ti+ti1)/2 0’30” 1’30” 2’30” 3’30” 4’30” 5’30” 6’30” 7’30” 8’30” 9’30” 10’30” 11’30”

=(i+i1)/2 26.70360825 27.28350515 27.90206186 28.40463918 28.76546392 29.21649485 29.61597938 30.01546392 30.59536082 31.04639175 31.44587629 31.78092784 y=di1i= dtti1tix=环 2.703608247 3.283505155 3.902061856 4.404639175 4.765463918 5.216494845 5.615979381 6.015463918 6.595360825 7.046391753 7.445876289 7.780927835 0.008161512 0.011168385 0.009450172 0.007302405 0.004725086 0.010309278 0.003006873 0.010309278 0.009020619 0.006013746 0.007302405 0.003865979 13

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12’30” 13’30” 14’30” 15’30” 16’30” 17’30” 18’30” 19’30” 20’30” 21’30” 22’30” 23’30” 24’30” 25’30” 26’30” 27’30” 28’30” 29’30” 32.12886598 32.59278351 33.01804124 33.41752577 33.84278351 34.24226804 34.66752577 35.1056701 35.47938144 35.82731959 36.20103093 36.61340206 37.0257732 37.41237113 37.95360825 38.49484536 38.8685567 39.24226804 0.007731959 0.007731959 0.006443299 0.006872852 0.007302405 0.006013746 0.008161512 0.006443299 0.006013746 0.005584192 0.006872852 0.006872852 0.006872852 0.006013746 0.012027491 0.006013746 0.006443299 0.006013746 8.128865979 8.592783505 9.018041237 9.417525773 9.842783505 10.24226804 10.66752577 11.1056701 11.47938144 11.82731959 12.20103093 12.61340206 13.0257732 13.41237113 13.95360825 14.49484536 14.8685567 15.24226804 x=9.16366 y=0.007202 xy=0.064393 x2=97.1912

y2=5.57792×105 a=y-bx b=

xyxyxx22

由此可求得a=7.22×103 b=-1.033×104

V2代入公式J=

aRCm求得J=0.987 相对误差= -(

0.9871) ×100%=1.3% 1六、 讨论与总结

1、误差分析

实验误差主要是由仪器造出的误差。

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在测量冰的熔解热的实验当中,由于加入冰块后温度下降十分迅速,用数字三用表测量温度的时候读数改变过快,所以在读数的时候会造成误差,其次从取冰到将冰放入内筒中时间间隔里冰会与外界发生热交换等等。

在电热法测量焦耳热功当量的实验中,系统与外界并不是完全隔绝的,也会进行热传导;另外,在将数字三用电表测得的电阻转换成温度的时候,由于在开始测量降温和最后测量升温曲线的时候温度变化较小,而给的电阻—温度转换表精确度不高,所以在进行转换的时候会造出一定的误差。

2、总结体会

考虑到在搅拌的过程中可能会将水溅出到外筒中,可以将环形搅拌器换成和电热法测量焦耳热功当量实验相同的搅拌器,这样水就很难溅出去。

总之,这两个实验是热学实验中较为基本的实验,同时在做这两个实验的时候,我们也可以掌握热学实验的一些基本原理和一些基本仪器操作和使用的方法。例如,掌握了对温度进行测量的方法,同时也掌握了两种进行散热修正的方法——实验一中的牛顿冷却定律法和实验二中的一元线性回归法。

这两个实验有着重要的物理意义。在热学物理实验中,量热和计温是两个最基本的问题,而在量热过程中有时就要避免散热或吸热。所以测量冰的熔解热的实验和电热法测量焦耳热功当量实验中介绍的两种方法可以帮助我们解决散热修正问题。测量冰的熔解热的原理也可以类比来测量其它物质的熔解热。在电热法测量焦耳热功当量实验可以证明能量守恒和转换定律这两个基本定律,虽然前人已经用了很多方法证明了这两个定律,但是这个实验还是有很大的物理意义的。

这两个实验对现实生活也是很有帮助的,尤其是测量冰的熔解热的实验。可以根据此实验的原理来测量其它物质的熔解热。知道一些物质的熔解热对我们的生活会有很大的帮助,有助于我们生活和生产。

总之,这次实验让我的收获很大,通过实验前的预习和在实验中老师的讲解以及实验后处理实验数据的过程,让我对热学实验有了更深刻的认识。同时,实验中发现问题和解决问题的过程也培养了我们的能力,让我们能够更好的面对以后的实验和在学习上遇到的问题。

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七、 对实验的分析及改进

(一) 实验装置的改进

1、原实验器材

1.1对实验器材存在问题的分析与思考

实验过程中对本装置的观察分析与应用,使我对此装置的优缺点有了深入了解。该装置原理简易明了,在此次实验中为一近似的量热孤立系统。在实验的实际操作过程中,有一步骤却给同学们带来极大的不便,从而也会因个别同学不留心操作不够规范而造成较大的误差。

仔细观察该装置后不难发现,该装置若想与外界没有热量交换则必须盖子密封性绝热性良好,于是在绝热盖部分与瓶子十分紧凑,这就对本实验的操作造成了不利影响。

1.2实验器材的主要缺陷

实验中很重要的一步是放入冰块,然后立即记录15秒后的数据。其不利因素可分为两个方面:其一是十五秒内要把冰块放入杯中并盖好瓶塞,时间太过于紧迫,很难在如此短的时间内完成,因此记录数据时已经过了十五秒,造成记录数据不准确,最终绘图时误差也比较大。另一方面为放冰块时杯中热水的温度仍旧高于室温,如此大幅度地打开杯子盖子会造成杯中热量的散失,对流现象明显,孤立系统很难再满足条件。 2改进后的装置 2.1改进构想

原实验装置的不足之处主要在于盖子打开放冰时散热以及打开时不方便,对此部分做出改进:将杯盖改装成绕中轴旋的盖子,然后在边缘加一橡胶圈起固定作用。此种改进方法近似于翻盖式的垃圾桶,投冰时免去了手动打开合上盖子的过程,大大缩短了操作时间和此过程中的热量散失。 2.2改进后的思考

该实验装置改进后的确克服了原来的一些缺陷与不足,但也存在一些小的问题值得思考。比如装置的密封性要得到保证等。改进后的装置也要尽量使用绝热

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性良好的材料,尽可能地减少散热。

(二) 实验原理和数据处理的改进

1.采用环境温度的水溶解冰

系统的温度始终低于环境温度,系统只从环境中吸热,因吸热造成终温偏高,为此做散热修正。

修正方法:先做出冰溶解曲线得到实测终温,然后做系统吸热升温曲线,升温曲线为斜率很小的直线,将直线延长与纵轴相交,交点处的温度就是修正后的终温。

采用环境温度的水后,冰的溶解速率降低,溶解过程变慢,慢过程的对测温的准确度是有利的。但较长时间得内系吸收的热量不可忽视。系统吸收的热量按照吸热升温曲线可求出系统的散热常数k,由牛顿冷却定律,散热常数R很小,溶解的过程中近似地认为k不变。因吸热温度升高( 为修正后的终温)

八、 参考资料

《基础物理实验》 北京航空航天大学出版社 李朝荣 徐平 唐芳 王慕冰 编著

《大学物理通用教程—热学》 北京大学出版社 钟锡华 陈熙谋 编著

九、 原数据图片

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