11. 电热法测固体的比热容
一．目的
1．掌握基本的量热方法---电热法. 2．测固体的比热容. 二．实验仪器
1.YJ-RZT-IIA 数字智能化热学综合实验平台、
2.量热器、
3.数字温度计、
4.加热器、
5.天平、
6.待测金属钢珠、
7.连接线.
量热器装置如图1所示：
三．原理
如图1所示,在量热器中加入质量为m 的待测物,并加入质量为m 0的水,如果加在加热器两端的电压为U, 通过电阻的电流为I, 通电时间为τ, 则电流作功为：
A=UI τ (1)
如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从t 1℃升高至t 2℃，则下式成立
UI τ=(mc+m 0c 0+m 1c 1+ωc 0)( t 2- t 1) (2)
c 为待测物的比热容,c 0为水的比热热容, m 1为量热器内筒的质量,c 1为量热器内筒的比热容, 在测量中，除了用到的水和量热器内筒外，还会有其他诸如搅拌器、温度传感器、加热器
等物质参加热交换, 我们把搅拌器、加热器和温度传感器等的质量用水当量ω表示. ω可以由实验室给出.
由2式得:
c ＝〔UI τ/( t 2- t 1)- m 0c 0- m 1c 1-ωc 0〕/m (3) 为了尽可能使系统与外界交换的热量达到最小，在实验的操作过程中就应注意以下几点：不应当直接用手去把握量热筒的任何部分；不应当在阳光直接照射下进行实验；不在空气流通过快的地方或在火炉旁或暖气旁做实验.此外，由于系统与外界温差越大，在它们之间传递越快；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的温差小些，并尽量使实验进行得快些.
四．实验步骤
1. 用天平称出不锈钢量热器内筒质量m 1,加入一定量的水后用天平称出其总质量M,则水的质量m 0=M- m 1,
2.用天平称取一定量m （约100g ）的金属颗粒放于量热器水中,如图1所示,安装好量热器装置.
3.打开电源开关,如图2所示,调节恒压调节钮, 使其恒压输出12V 左右,
4.如图
2所示,连接好加热器电路, 将测温电缆和搅拌电机电缆与YJ-RZT-IIA 数字智能
化热学综合实验平台面板上对应电缆座连接好,安装好搅拌电机、测温探头、加热器.
4．打开搅拌开关,记录系统温度t 1 5.连接好加热电阻电路。
6.将加热电阻接在电功表输出端，恒压输出调至12V ，恒压输出的正端接入电功表输入，
图2
恒压输出负端先不接，按压“显示“切换到计功状态，按压“功能”选择计功为5
分钟，按“启动”开始计功，同时迅速接通恒压输出负端至电功表输入。 5分钟后，拔掉加热电阻的连线(在通电过程中要不断搅拌)电功表自动测量出这段时间之内加
热电阻所做的功，断电后仍要继续搅拌，待温度不再升高记录其最高温度t
2
7.关闭搅拌开关、电源开关,轻轻拿出温度计、搅拌器、加热器，将量热器内筒的水倒
出, 备用.
8.重复测量3-5次，取平均值。
9.重复测量3-5次，取平均值。
水在25℃时的比热容c
为0.9970cal·g-1·℃-1(4.173 J·g-1·℃-1), 不锈钢在25℃时
的比热容C
2
为0.120 cal·g-1·℃-1(0.502J·g-1·℃-1),本实验仪的水当量ω= 6.68 g (由实验室给出).
五.实验数据
c＝〔UIτ/( t
2- t
1
)- m
c
- m
1
c
1
-ωc
〕/m
六.思考题
1.为了减少系统与外界的热交换，在实验地点和操作中应注意什么？
2.水的初温选得太高、太低有什么不好？
3.系统的终温由什么决定的？终温太高，太低有什么不好？
4.金属颗粒过大或过小有什么坏处？金属颗粒的质量以多大为宜？七．注意事项
1.供电电源插座必须良好接地；
2.在整个电路连接好之后才能打开电源开关；
3.严禁带电插拔电缆插头；
4.仪器加热温度不应超过50℃.
5.切勿将加热器裸露在空气中加热.