实验五、冰的熔化热的测定(混合法)知识分享
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用混合量热法测定冰的熔解热一. 目的要求1. 正确使用量热器,熟练使用温度计;2. 用混合量热法测定冰的熔解热;3. 进行实验安排和参量选取;4. 学会一种粗略修正散热的方法——抵偿法。
二. 引言物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。
一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。
对于晶体而言,熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程,破坏晶体的点阵结构需要能量,因此,晶体在熔解过程中虽吸收能量,但其温度却保持不变。
kg 1物质的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的能量,叫做该晶体的熔解潜热。
单位:1kg J -⋅。
本实验用混合量热法测定冰的熔解热。
其基本做法如下:把待测系统A与某已知热容的系统B相混合,并设法使其成为一个与外界无热量交换的孤立系统B)A C(+=。
这样A(或B)所放出的热量将全部为B(或A)所吸收,因而满足热平衡方程:吸放Q Q = (18.1) 已知热容的系统在实验过程中所传递的热量Q 是可以由其温度的改变θ∆及其热容s C 计算出来的:θ∆=s C Q (18.2) 于是,待测系统在实验过程中所传递的热量即可求得。
冰的熔解热也就可以据此测定。
由上所述, 保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。
为此,整个实验在量热器内进行,同时要求实验者本人在测量方法及实验操作等方面去设法保证。
当实验过程中系统与外界的热量交换不能忽略时,就必须作一定的散热修正。
三. 原理 质量M 、温度0θ'的冰块与质量m 、温度1θ的水相混合,冰全部熔解为水后,测得平衡温度为2θ。
假定量热器内筒与搅拌器的质量分别为1m 、2m ,其比热容分别为1c 和2c ;数字式温度计之测温传感器(铂电阻测温探头)自身热容甚小,可忽略不计;水及冰的比热容分别为c 和i c (在-40℃~0℃范围内,11K kg kJ 8.1--⋅⋅=i c );冰的熔点为0θ。
则由热平衡方程可得:()()()()2122110200θθθθθθ-++=-++'-m c m c cm cM ML M c i 本实验条件下,冰的熔点可认为是0℃,也可选取冰块的温度C 00='θ。
实验名称冰的溶解热的测量一、前言物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。
一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。
对于晶体而言,熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程,破坏晶体的点阵结构需要能量,因此,晶体在熔解过程中虽吸收能量,但其温度却保持不变。
单位质量时的晶体在熔点时以固态全部变成液态所需要的热量,叫做该晶体物质的熔解热。
二、教学目标1、学习用混合量热法测定冰的熔解热。
2、应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。
3、熟练掌握量热器及物理天平的使用方法。
4、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。
三、教学重点1、理解和掌握混合量热法测定冰的熔解热的原理和方法。
2、理解散热修正的原理和方法。
四、教学难点1、正确选择测量温度的方法和时机。
2、严格按操作要求取用冰块和使用量热器。
五、实验原理本实验采用混合量热法测定冰的熔解热。
原理如下:把待测系统A和一个已知热容的系统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。
因为已知热容的即Q C T =∆ ,因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。
综上所述,保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。
本实验采用量热器,使待测系统和已知热容的系统合二为一,组成一个近似绝热的孤立系统。
量热器的种类很多,随测量的目的、要求、测量精度的不同而异。
本实验所用量热器如图1所示,它是由良导体(铁)做成的内筒与外筒相套而成。
通常在内筒中放水、待测物体、搅拌器及温度计,这些装置和材料一起组成实验所需的热力学系统。
量热器内外筒之间填充绝热泡沫,合上绝热盖可阻隔内部与外界的空气对流,由于空气是热的不良导体,所以内外筒间借热传导方式传递的热量便可降至很小。
同时由于内外筒的表面都有光亮的电镀层,使得它们发射或吸收辐射热的本领变得很小,因此使实验系统和外界环境之间因辐射而产生的热量交换降至很小。
冰的熔解热实验报告冰的熔解热实验报告引言:冰是我们日常生活中常见的物质,它的熔解过程是我们熟知的现象。
然而,我们是否了解冰的熔解背后的科学原理呢?通过进行冰的熔解热实验,我们可以深入探究这一现象,进一步了解物质的性质和能量转化过程。
实验目的:本实验的目的是测量冰的熔解热,通过实验结果了解冰的熔解过程中的能量转化。
实验器材:1. 冰块2. 量热器3. 温度计4. 温度计夹5. 夹子6. 计时器实验步骤:1. 将量热器放在实验台上,并用夹子固定。
2. 在量热器中放入适量的冰块,记录下冰块的质量。
3. 用温度计测量室温,并记录下来。
4. 将温度计夹在量热器的夹子上,确保温度计的测量部分与冰块接触。
5. 开始计时,并观察冰块的熔化过程。
6. 当冰块完全熔化后,停止计时。
实验数据:1. 冰块质量:20g2. 室温:25°C3. 熔化时间:4分钟实验结果:根据实验数据,我们可以计算出冰的熔解热。
首先,我们需要计算冰块熔化过程中释放的热量。
根据热量守恒定律,冰块熔化释放的热量等于水的升温所吸收的热量。
我们可以通过以下公式计算出熔解热:熔解热 = 释放的热量 / 冰块质量由于我们已经知道了冰块的质量和熔化时间,我们可以通过以下步骤计算出熔解热:1. 计算释放的热量:根据水的比热容和水的质量,我们可以计算出水的升温所吸收的热量。
释放的热量 = 水的质量× 比热容× 温度变化2. 计算熔解热:将释放的热量除以冰块的质量,即可得到熔解热的数值。
实验讨论:通过实验数据的计算,我们可以得到冰的熔解热的数值。
然而,实验结果可能会受到一些误差的影响。
首先,温度计的准确性会对实验结果产生一定的影响。
其次,熔化过程中的环境条件也可能会对实验结果产生一定的影响,如室温的变化等。
因此,在实验过程中,我们需要尽量减小这些误差的影响,提高实验结果的准确性。
结论:通过本次实验,我们成功测量了冰的熔解热,并了解了冰的熔解过程中的能量转化过程。
XXXXXXXX 学院物理系实验报告 班级: XXXX 分组:XX 姓名:XX 学号: XXX 同组人:实验题目:冰的熔化热的测定 教师评分: 日期:实验报告:(包括实验目的、原理、仪器用具、步骤,数据处理、结论及问题讨论等项目) 实验目的:1.混合法测冰的熔化热;2. 学习消除测量系统热散失的影响。
实验仪器: 保温桶、冰柜、温度计、天平、量热器、秒表。
实验原理:温度不同的物体混合后,热量由高温物体传到低温物体,最后系统将达到均匀稳定的平衡温度,如果在混合过程中与外界没有热交换,则高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量,此称为热平衡原理。
本实验即根据热平衡原理测冰的融化热L将质量m ,温度为0℃的冰块置入量热器内,与质量为0m ,温度为0t 的水相混合,设量热器内系统达到热平衡时温度为1t 。
若忽略量热器与外界的热交换,根据热平衡原理可知,冰块熔化成水并升温吸热与水和内筒等的降温放热相等。
即:010*******()(-)mL mC t m C m C m C t t +=++ (3-1)解得冰的熔化热为:00112201011()(-)-L m C m C m C t t C t m=++ (3-2) 式中:m 为冰的质量,0m 为量热器内筒中所取温水的质量,00 4.18()C J g C =⋅为水的比热,1m ,1C 为量热器内筒及搅拌器的质量和比热(二者同材料), 22m C 是温度计插入水中部分的热容(对水银温度计22 1.9m C V =,V 数值上等于温度计插入水中体积的毫升数,单位为o J C ;,0t ,1t 为投冰前、后系统的平衡温度。
实验中可测出m , 0m ,1m ,22m C ,0t ,1t 的值,0C ,1C 为已知量,故可以求出L 的值。
班级: XXXX 分组:XX 姓名:XX 学号: XXX 同组人:实验题目:冰的熔化热的测定 教师评分: 日期:实验报告:(包括实验目的、原理、仪器用具、步骤,数据处理、结论及问题讨论等项目)上述结论是在假定冰熔化过程中,系统与外界没有热交换的条件。
测定冰的熔化热实验报告(一)实验数据及处理1.第一次实验数据处理C水=4.18×103 J/(Kg·K)C1=C2=0.389×103 J/(Kg·K)C冰=1.80×103 J/(Kg·K)m=22.69 g m0=164.16 g T2-T3=15.2℃2.第二次实验数据处理C水=4.18×103 J/(Kg·K)C1=C2=0.389×103 J/(Kg·K)C冰=1.80×103 J/(Kg·K)m=22.97g m0=171.13g T2-T3=13.8℃(T2-θ):(θ-T3)= 10.1 :3.7(二)分析与讨论1.从实测数据看,如果实验全过程中散热、吸热没有达到补偿,冰的熔化热结果不一定偏离“合理”的数据范围,这说明散热或吸热并不是该系统的主要实验误差来源。
那么,本实验的主要误差来源是什么?由熔化热的公式看,对计算结果影响最大的量是m,即冰的质量。
由于采用间接测量法,因此冰的质量是比较容易产生误差的,比如投冰时溅出水,就会对算出的冰的质量产生影响,从而产生误差。
2.通过实验去体会粗略修正散热的方法——补偿法在本实验中的应用对学习做实验的意义。
在实验系统不能很好地保证绝热时,用补偿法修正系统误差是一个办法,也是一个好的思路。
在这次实验中,我们应该反复摸索,对各物理参量进行合理的选择和调整,使散热和吸热基本达到补偿。
然而,实验结果证实量热器是一个很好的绝热系统,因此,在分析系统误差来源时,应实事求是地、定量地进行分析,不能将误差的来源归结为系统的散热、吸热未能达到补偿。
3.在本实验室提供的条件下,实测熔化热的结果通常小于文献值L=3.34×105J/Kg,你能分析是什么原因吗?本实验未计算温度计插入水中的部分带来的影响。
实验名称测定冰的熔解热一、前言物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。
一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。
对于晶体而言,熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程,破坏晶体的点阵结构需要能量,因此,晶体在熔解过程中虽吸收能量,但其温度却保持不变。
物质的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的能量,叫做该晶体的熔解潜热。
二、实验目的1、学习用混合量热法测定冰的熔解热。
2、应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。
3、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。
三、实验原理本实验用混合量热法测定冰的熔解热。
其基本做法如下:把待测系统A和一个已知热容的系统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,是可以由其温度的改变△T和热容C计算出来,即Q=C△T,因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。
实验时,量热器装有热水(约高于室温10℃,占内筒容积1/2),然后放入适量冰块,冰溶解后混合系统将达到热平衡。
此过程中,原实验系统放热,设为Q放,冰吸热溶成水,继续吸热使系统达到热平衡温度,设吸收的总热量为Q吸。
因为是孤立系统,则有Q放=Q吸(1)设混合前实验系统的温度为T1,其中热水质量为m1(比热容为c1),内筒的质量为m2(比热容为c2),搅拌器的质量为m3(比热容为c3)。
冰的质量为M(冰的温度和冰的熔点均认为是0℃,设为T0),数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。
设混合后系统达到热平衡的温度为T℃(此时应低于室温10℃左右),冰的溶解热由L表示,根据(1)式有ML+Mc1(T-T0)=(m1c1+m2c2+m3c3)(T1-T)T T'θ JKT 1 T 1'因T r=0℃,所以冰的溶解热为:11223311()()m c m c m c T T L Tc M ++-=-(2)综上所述,保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。
实验名称测定冰的熔解热一、前言物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。
一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。
对于晶体而言,熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程,破坏晶体的点阵结构需要能量,因此,晶体在熔解过程中虽吸收能量,但其温度却保持不变。
物质的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的能量,叫做该晶体的熔解潜热。
二、实验目的1、学习用混合量热法测定冰的熔解热。
2、应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。
3、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。
三、实验原理本实验用混合量热法测定冰的熔解热。
其基本做法如下:把待测系统A和一个已知热容的系统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,是可以由其温度的改变△T 和热容C计算出来,即Q = C△T,因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。
实验时,量热器装有热水(约高于室温10℃,占内筒容积1/2),然后放入适量冰块,冰溶解后混合系统将达到热平衡。
此过程中,原实验系统放热,设为Q放,冰吸热溶成水,继续吸热使系统达到热平衡温度,设吸收的总热量为Q吸。
因为是孤立系统,则有Q放= Q吸(1)设混合前实验系统的温度为T1,其中热水质量为m1(比热容为c1),内筒的质量为m2(比热容为c2),搅拌器的质量为m3(比热容为c3)。
冰的质量为M(冰的温度和冰的熔点均认为是0℃,设为T0),数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。
设混合后系统达到热平衡的温度为T℃(此时应低于室温10℃左右),冰的溶解热由L表示,T T'θ JKT 1 T 1'根据(1)式有 ML +M c 1(T - T 0)=(m 1 c 1+ m 2 c 2+ m 3 c 3)(T 1- T )因T r=0℃,所以冰的溶解热为:11223311()()m c m c m c T T L Tc M ++-=- (2)综上所述,保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。