冰的 溶解热
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由图线可知
已知冰得溶解热得求解公式为,式中水得比热容
,铝制得内筒、搅拌器比热容,实验测得数据冰得质量,水得质量,保温杯加搅拌器加温度计得总质量,代入数据得
所以,实验测得冰得溶解热为
六、实验注意事项:
1测量过程盖子应盖好,还要不停地用搅拌器轻轻地搅拌内筒中得水,以保证热学系统得温度均匀、
2同时防止内筒中得水搅出内筒外与桌面上,以保持内筒中水得质量不减少。
3冰得质量m应在测出末温T2后再称量。
六、误差分析
1实验数据读取有误、
2冰得质量选取不太合适,造成增加实验得难度
3求取过程中有误差
七、思考题
1水得初温、终温与室温大致有什么关系?
答:使水得初温比室温高约10-15℃,水得终温应比室温低。
要求初温、终温各自与室温得绝对值大致相等。
2如何获得0℃得冰?取出冰块后,就是应先测出冰块质量,在将其投入量热器?还就是先投入量热器进行其它测量,最后再测冰块质量?
答:可以将制得冰块在外界环境中让其稍稍融化,将其置于冰水化合物中过一段时间在取用,在投入量热器之前用吸水纸揩干其表面得水。
冰块得质量应在将其投入量热器进行完其它测量后测得此时量热器总质量然后用其减去先前测得得加水后得质量得到。
八、附上原始数据:。
一、实验目的1. 了解冰的溶解过程及其影响因素。
2. 掌握量热学实验的基本方法。
3. 计算冰溶解过程中吸收的热量,并分析其影响因素。
二、实验原理本实验采用量热学方法,通过测量冰溶解过程中水温的变化,计算冰溶解所吸收的热量。
实验原理如下:1. 冰溶解过程中,系统吸收的热量等于冰的熔解热。
2. 冰的熔解热可表示为:Q = m L,其中Q为吸收的热量,m为冰的质量,L为冰的熔解热。
3. 通过测量冰溶解前后水温的变化,可以计算出系统吸收的热量。
三、实验仪器与材料1. 量热器2. 数字温度计3. 冰块4. 烧杯5. 搅拌棒6. 保温材料(如泡沫塑料)7. 秒表8. 纸笔四、实验步骤1. 将量热器放入保温材料中,确保实验过程中量热器内部温度保持稳定。
2. 用数字温度计测量室温,并记录数据。
3. 将冰块放入烧杯中,用天平称量冰块的质量,并记录数据。
4. 将冰块和烧杯放入量热器中,用搅拌棒轻轻搅拌,使冰块与水充分接触。
5. 用数字温度计测量冰块和水的初始温度,并记录数据。
6. 开始计时,每隔一定时间(如1分钟)记录一次冰块和水的温度。
7. 当冰块完全溶解,水温稳定时,记录此时的温度和溶解时间。
8. 计算冰溶解过程中吸收的热量。
五、数据处理1. 根据实验数据,绘制冰块和水的温度随时间变化的曲线图。
2. 根据曲线图,确定冰块完全溶解时的温度。
3. 计算冰块溶解过程中吸收的热量:Q = m L,其中m为冰块的质量,L为冰的熔解热。
4. 分析影响冰溶解速度和吸收热量的因素。
六、实验结果与分析1. 实验结果表明,冰块在室温下溶解过程中,水温逐渐升高,直至冰块完全溶解。
2. 冰块溶解过程中吸收的热量与冰块的质量和熔解热有关。
3. 影响冰溶解速度和吸收热量的因素包括:温度、搅拌速度、冰块大小等。
七、结论1. 冰在室温下溶解过程中,水温逐渐升高,直至冰块完全溶解。
2. 冰块溶解过程中吸收的热量与冰块的质量和熔解热有关。
3. 影响冰溶解速度和吸收热量的因素包括:温度、搅拌速度、冰块大小等。
冰的溶解热
水的溶解热是指把1克固态物质溶解到足够多的水中所需要消耗的热量,冰的溶解热就是将1克冰溶解至水中所释放的热量。
冰的溶解热为80千焦耳/克,通常会比离子溶解的水来的高一些,也会比其他化学反应所释放的热量要大一些。
把冰溶解到水中会消耗大量的热量,这就是冰的溶解热的释放原理。
当冰溶解到水中时,冰的分子会吸收热量,这些热量会驱动化学反应,冰最终就会转化为水,并释放出溶解热。
冰溶解热是物理化学中用于研究物质之间能量变化的重要概念。
冰溶解热非常重要,可以帮助人们理解许多不同物质之间的化学反应,从而帮助我们了解天然水的特性。
冰融化了知识点总结1. 冰的结构与性质冰是水在低于0摄氏度的条件下凝固成固态形式的物质。
冰的化学式为H2O,结构为六方晶系,由氢键连接的水分子形成规则的结晶结构。
由于氢键的存在,冰的密度比液态水小,因此冰会浮在水面上。
2. 冰的融化过程当外部温度升高,冰受到热量作用时,冰的结晶结构开始松动,水分子之间的氢键断裂,导致固态冰逐渐转变为液态水。
这个过程称为融化。
融化的温度称为冰点,对于纯水而言,冰点为0摄氏度。
3. 热量与融化冰的融化过程需要吸收热量。
当冰吸收热量时,其分子内部的能量增加,使得氢键断裂,固态冰逐渐转变为液态水。
这个过程需要消耗热量,因此融化是一个吸热反应。
4. 热力学的角度根据热力学的角度,融化是一个吸热过程,需要输入的热量称为融化热。
对于冰而言,其融化热为334焦耳/克。
这意味着要使1克的冰融化成液态水,需要输入334焦耳的热量。
融化热取决于物质的性质,对于不同的物质而言,其融化热是不同的。
5. 热量传导冰的融化受到外部热量作用,这个热量是如何传导进入冰内部的呢?这涉及到热量传导的知识。
热量可以通过传导、对流和辐射等方式传递。
在冰的融化过程中,热量首先通过传导方式传递到冰表面,然后逐渐传导到冰的内部。
这个过程受到温度差、导热系数等因素的影响。
6. 温度的影响温度对冰的融化过程有着重要的影响。
在高于0摄氏度的温度下,冰会融化成液态水。
随着温度的升高,融化的速率也会增加,这与分子内部的热运动有关。
在更高的温度下,冰的融化过程会更加迅速。
7. 融化对环境的影响冰的融化对环境有着重要的影响。
随着气候变暖,极地和高山地区的冰川融化加剧,导致海平面上升、生态系统受到破坏等问题。
因此,了解冰的融化过程对于应对气候变化、保护环境具有重要意义。
8. 冰的融化过程与化学平衡在冰的融化过程中,涉及到水的液固相转变。
在化学平衡的角度上,液固相转变受到温度、压力等因素的影响。
通过了解化学平衡的知识,可以深入理解冰的融化过程及其规律。
单位时间内该系统与周围接换的热量q
t
(q
k T t
=-为集热系数,只与系统自己的本量有闭由此可知,用混同量热法测冰的熔解热时,应尽管让室温处正在火的初、终温之间,使系统背中界吸、搁的热从混同前一段时间到混同后一段时间均记下温度战时间的闭系,
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由图线可知C T 291=C T 0.52= 已知冰的溶解热的供解公式为()()022********
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C kg J C •⨯=/1018.430,铝制的内筒、搅拌器比热容()C kg J c c •⨯==/109002.0321,真验测得数据冰的品量g m 695225911=-=,火的品量g m 1983245222=-=,保温杯加搅拌器加温度计的总品量g m m 32443=+,
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C kg J
•⨯/1006.25
六、真验注意事项:
1丈量历程盖子应盖佳,还要连接天用搅拌器沉沉天搅拌内筒中的火,以包管热教系统的温度匀称. 2共时预防内筒中的火搅出内筒中战桌里上,以脆持内筒中火的品量不缩小. 3冰的品量m 应正在测出终温T2后再称量.
八、附上本初数据:。
实验:测定冰的熔解热实验者:1400012105 郭伟杰院系:生命科学学院实验时间:2016/3/2实验目的:1、了解热学实验中的基本问题——量热和计温2、了解粗略修正散热的方法3、学习进行合理的实验安排和参量选择实验原理:晶体物质的熔点是该物质固液平衡时的温度,单位质量的晶体物质在熔点时从固态全部变为液态所需的热量叫做该晶体的融化热。
本实验采用混合量热法来测定冰的熔化热,即通过某已知质量和比热的物质,计算该物质在与待测熔化热的物质的混合中所传递的热量等于未知物质所吸收的热量,即冰从初始温度T1上升至熔点0℃-在0℃熔化-液体从0℃上升至最终温度T3所吸收的热量等于已知物质水从初始温度T2下降到最终温度T3时所释放的热量,用公式表示为mc3(T0−T1)+mL+mc0(T3−T0)=(m0c0+m铜c铜)(T2−T3)公式中m为冰的质量,T0为冰的熔点,T1为冰的初始温度,T2为水的初始温度,T3为体系平衡后的最终温度,m0为水的质量,m铜为实验仪器量热筒内筒和搅拌器的总质量,c0为水的比热容,c1为铜质物的比热容,c2为冰的比热容。
实验最理想的体系为孤立体系,即体系与外界之间无能量与物质交换,但实际中很难做到体系与外界无热量交换,因此要调整实验用水的初温,以达到体系向外界散失的热量与从外界吸收的热量相等。
需要用到牛顿冷却定律粗略修正散热:δq=K (T −θ) 公式中δq 为系统散热,δt 为时间间隔,K 为散热常量,θ为实验时室温。
结合实验分析,在刚投入冰时,水温高,冰的熔化速率快,故系统表面温度下降快,随着冰的不断熔化,冰块逐渐变小,水温逐渐降低,冰的融化速度变慢,当系统温度低于室温时,系统从环境中吸收热量。
体系与环境交换的热量为:q =∫(T −θ)Kdt =∫(T −θ)Kdt +∫(T −θ)Kdt =S A +S B t3tθtθt2t3t2故,只要SA 与SB 大致相等,则系统与外界的热量交换总量几乎为0。
基础物理实验研究性报告冰的溶解热、电热法测热功当量第一作者:学号:院系:第二作者学号:院系:日期2012年12月8日冰的溶解热 一、摘要冰的溶解热实验以牛顿冷却定律为原理,采用了巧妙的散热修正的方法,减小实验误差。
虽然电阻法测温度利用函数计算之后,得到精确度较高的数字,但在用面积法对初末温度进行修正的过程中,由于数格子这一过程较为繁琐,且缺乏较高的精确性,而影响了实验的最终结果。
我们的报告利用EXCEL 拟合已经精确积分计算的方法,完成电阻和温度较为精确计算,以及面积取等的过程,力求减小实验误差,得到更加的实验结果。
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. 学习进行散热修正的方法。
4. 熟悉热学实验中基本仪器的使用。
三、实验原理1. 基本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:吸放Q Q =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,冰全部熔解后系统的平衡温度为T3,设量热器内筒和搅拌器的质量分别为m1、m2(比热容分别为c1 c2),数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。
测定冰的溶解热测定冰的熔解热【实验简介】温度测量和量热技术是热学实验的中最基本问题。
本实验主要学习利⽤量热学的实验⽅法混合法测量冰的熔化热。
量热学是以热⼒学第⼀定律为理论基础的,它所研究的范围就是如何计量物质系统随温度变化、相变、化学反应等吸收和放出的热量。
量热学的常⽤实验⽅法有混合法、稳流法、冷却法、潜热法、电热法等。
本实验应⽤混合发测冰的熔化热,使⽤的基本仪器为量热器。
由于实验过程中量热器不可避免地要参与外界环境的热交换⽽散失对热量,因此,本实验采⽤⽜顿冷却定理克服和消除热量散失对实验的影响,以减⼩实验系统误差。
⼀、实验⽬的:1、理解混合法测量冰的熔解热的原理;2、掌握⽤混合法测定冰的熔解热的⽅法;3、学会修正散热的粗略⽅法。
⼆、实验仪器和⽤具:量热器、数字温度计、电⼦天平、冰柜、恒温⽔浴锅、保温桶、秒表、⼲擦布。
三、实验原理:在⼀定压强下,固体发⽣熔化时的温度称为熔化温度或熔点,单位质量的固态物质在熔点时完全熔化为同温度的液态物质所需要吸收的热量称为熔解热,⽤L 表⽰, 单位为J Kg 或J g 。
1、熔解热的计算若将质量为m ,温度为00C 的冰块置⼊量热器内,与质量为0m ,温度为0t 的⽔相混合,当量热器内系统达到热平衡时温度为1t 。
设量热器内筒和搅拌器的材料相同,两者总质量为1m ,⽐热容为1C 。
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、内筒以及搅拌器的降温放热相等。
即:01001101()()mL mC t m C mC t t +=+- (1)解得冰的熔解热为:001101011()(-)L m C m C t t C t m=+- (2)上式中:)/(18.40C g J C o=为⽔的⽐热容,1m ,1C 为量热器内筒及搅拌器的质量和⽐热容(⼆者同材料),0t 、1t 为冰熔化前后系统处在热平衡时的温度。
01,C C 为已知量,实验中可测出0101,,,,m m m t t 的值,故可以求出冰的熔解热L 的值。
冰的溶解热实验报告(1)
实验目的
通过冰的溶解热实验,探究物质的相变过程中释放或吸收的能量变化
规律,同时巩固化学计算方法。
实验原理
冰和水是同种物质的两个不同相态,物质从一个相态转化到另一个相
态需要消耗或释放一定的能量。
冰从固态转化为液态需要吸收一定能量,称为冰的溶解热。
反之,水从液态转化为固态需要释放一定能量,称为水的凝固热。
实验步骤
1. 取一小块冰,放入量热器中,称量冰块的质量m1,关闭量热器;
2. 取一定质量的水,室温下注入到量热器中,称量水的质量m2,记录水的温度t1;
3. 点燃酒精灯,将烧热的铜坩埚放入水中,等待水温升高到约40℃时取出;
4. 立即将铜坩埚放入量热器中,水和铜坩埚达到热平衡,记录水的最
高温度t2;
5. 计算冰的溶解热:ΔH=mcΔT/m1,其中m为水的质量,c为水的比
热容,ΔT为水的温度升高值,m1为冰的质量。
实验结果
取冰块质量m1=20g,水的质量m2=200g,水的初始温度t1=25℃,加热到t2=32℃。
计算水的比热容:c=q/(m2ΔT),其中q=mcΔT,ΔT=t2-t1=7℃,根据这些数据,可得c=4.18J/(g·℃)。
计算冰的溶解热:ΔH=mcΔT/m1=4.18×200×(32-25)/20=41.8J/g。
实验结论
通过冰的溶解热实验,证明了冰在融化过程中需要吸收热量,得出了冰的溶解热的数值。
同时,也练习了计算方法,掌握了利用比热容计算热量的技巧。
这些知识对于理解物质的相变规律和能量变化以及实际生产和化学实验都具有重要的指导意义。
实验:测定冰的熔解热实验者:05 郭伟杰院系:生命科学学院实验时间:2016/3/2实验目的:1、了解热学实验中的基本问题——量热和计温2、了解粗略修正散热的方法3、学习进行合理的实验安排和参量选择实验原理:晶体物质的熔点是该物质固液平衡时的温度,单位质量的晶体物质在熔点时从固态全部变为液态所需的热量叫做该晶体的融化热。
本实验采用混合量热法来测定冰的熔化热,即通过某已知质量和比热的物质,计算该物质在与待测熔化热的物质的混合中所传递的热量等于未知物质所吸收的热量,即冰从初始温度T1上升至熔点0℃-在0℃熔化-液体从0℃上升至最终温度T3所吸收的热量等于已知物质水从初始温度T2下降到最终温度T3时所释放的热量,用公式表示为公式中m为冰的质量,T0为冰的熔点,T1为冰的初始温度,T2为水的初始温度,T3为体系平衡后的最终温度,m0为水的质量,m铜为实验仪器量热筒内筒和搅拌器的总质量,c0为水的比热容,c1为铜质物的比热容,c2为冰的比热容。
实验最理想的体系为孤立体系,即体系与外界之间无能量与物质交换,但实际中很难做到体系与外界无热量交换,因此要调整实验用水的初温,以达到体系向外界散失的热量与从外界吸收的热量相等。
需要用到牛顿冷却定律粗略修正散热:公式中为系统散热,为时间间隔,K为散热常量,为实验时室温。
结合实验分析,在刚投入冰时,水温高,冰的熔化速率快,故系统表面温度下降快,随着冰的不断熔化,冰块逐渐变小,水温逐渐降低,冰的融化速度变慢,当系统温度低于室温时,系统从环境中吸收热量。
体系与环境交换的热量为:故,只要SA与SB大致相等,则系统与外界的热量交换总量几乎为0。
根据经验公式在时,吸热与放热近乎相等。
仪器用具:量热器,电子天平(JA21001 分度值稳定时间3s),数字温度计(半导体Pn结温度计,铂电阻传感器温度计),毛巾,秒表实验内容:1、用天平称量量热器内筒和搅拌器的总质量m铜2、记录环境室温θ3、向内筒中注入高于室温10-12℃的热水约2/3体积,称出此时质量m铜+水,求得m水4、不断轻轻用搅拌器搅拌内筒中的水,当系统内温度相对稳定时,开始测量量筒内水温的变化,每20s记录一次,至水温几乎不变。
南昌大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:冰的溶解热学院:信息工程学院专业班级:自动化153班学生姓名:廖俊智学号:6101215073实验地点:基础实验大楼座位号:14实验时间:第9周星期四上午9点45开始一、实验目的:1、理解冰的熔解热测量实验的设计原理及实验所必须具备的条件。
2、掌握用混合量热法测定冰的比熔解热的。
3、学会用图解法估计和消除系统散热损失的修正方法。
4、熟悉数字温度计及水银温度计的使用。
二、实验原理:单位质量的固体物质在熔点时从固态全部变成液态所需的热量,称为该物质的比熔解热,一般用L 来表示。
实验时将质量为m 1克0℃的冰投入盛有m 2克T 1℃水的量热器内筒中,设冰全部熔解为水后平衡温度为T 2℃,设量热器内筒、搅拌器的质量分别为m 3、m 4,其比热容分别为C 1、C 2和水的比热容为C 0。
根据混合量热法的原理,冰全部熔解为同温度(0℃)的水以及其从0℃升到T 2℃过程中所吸收的热量等于其余部分(水m 1、量热器内筒m 3、搅拌器m 4)从温度T 1℃降到T 2℃时所放出的热量,有203142121120()()m c m c m c T T m L m T C ++-=+-----------------(1)冰的熔解热的实验公式为203142122011()()L m c m c m c T T T C m =++------------------(2)式中水的比热容C 0=4.18×103J/kg ℃。
本实验“热学系统”依据混合量热法测量冰的熔解热,必须在系统与外界绝热的条件下进行实验。
为了满足此条件,从实验装置、测量方法和实验操作等方面尽量减少系统与外界的热交换。
但由于实际上往往很难做到与外界完全没有热交换,因此,必须研究如何减少热量交换对实验结果的影响,也就是在实验中,要进行散热修正,使系统的散热与吸热相互抵消。
牛顿冷却定律指出,当系统与环境的温度差不大(不超过10~15℃)时,单位时间内该系统与周围交换的热量qt近似与温度差成正比,其数学式为0()qk T T t =-式中T 为系统的温度,T 0为环境的温度,k 为散热系数,只与系统本身的性质有关。
冰的溶解热的测定实验报告篇一:冰的熔解热的测定实验报告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。
设混根据(1)式有 ML+M c1(T- T0)=(m1 c1+ m2 c2+ m3 c3)(T1- T)因Tr=0?,所以冰的溶解热为:L?(m1c1?m2c2?m3c3)(T1?T)?Tc1M (2) T1T1' J 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。
测定冰的溶解热
一、实验目的:
1、掌握基本的量热方法——混合法;
2、测定冰的溶解热;
3、学习消除系统与外界热交换影响量热的方法。
二、实验仪器和用具:
量热器(BDI-302A 型)、数字温度计、电子天平(YJ6601)、冰柜、恒温水浴锅、保温桶、秒表等。
三、实验原理:
在一定压强下,固体发生熔化时的温度称为熔化温度或熔点,单位质量的固态物质在熔点时完全熔化为同温度的液态物质所需要吸收的热量称为溶解热,用L 表示, 单位为
J Kg 或J g 。
1、溶解热的计算
若将质量m ,温度为0
0C 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:
01001101()()mL mC t m C m C t t +=+-
解得冰的溶解热为:
001101011
()(-)L m C m C t t C t m
=
+- 上式中:0
0 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),0t 、1t 为冰熔化前后系统处在热平衡时的温度。
实验中可测出
0101,,,,m m m t t 的值,01,C C 为已知量,故可以求出冰的溶解热L 的值。
2、初温与末温的修正
上述结论是假定在冰熔化过程中,系统与外界没有热交换的条件下。
实际上,系统与外界只要有温度差异就必然有热交换存在。
因此必须考虑如何防止或进行修正,以减少热交换的影响。
第一,冰块在投入量热器水中之前要吸收热量,这部分热不容易修正,应尽量缩短投放冰块的时间。
第二,引起测量误差最大的原因是01,t t 这两个温度值,这是由于冰熔化过程中量热器与环境有热交换。
若0t 大于环境温度θ,1t 小于θ,则混合过程中,系统对外先是放热,后
是吸热,至使温度计读出的初温0t 和末温1t 都与理想情况下的初温和末温有差异。
因此,必须对0t 和1t 进行修正。
修正方法用图解法进行。
实验中,不间断测出上述三个过程(投冰前、冰融化、冰全部融化后温度回升)系统的温度。
将记录的温度(t )—时间(T ),在二维坐标纸上根据测量数据先描出点,再依据点画出光滑的曲线ABCDE ,如右图示:图中AB 为投冰前系统的放热线(近似为直线),BCD 为熔化时的曲线,DE 为冰熔化后系统温度回升时的吸热线(也近似为直线)。
B 、D 两点为温度计实测的投冰前后的系统初、末温度。
考虑到冰在熔化过程中系统将和外界发生热交换,下面讨论如何对系统的初、末温度进行修正。
先将A 到B 的一系列点作直线进行延长,再将D 到E 的一系列点作直线进行反向延长,最后在B 到D 过程中选择一恰当的点C 作一竖线,此竖线与AB 延长线的交点定为F ,与DE 反向延长线的交点定为G ,所选取的C 点要满足使BCF 与CDG 两部分面积相等。
然后取F 点和G 点对应的温度值作为修正后系统的初温0t 和末温1t 。
通过曲线ABCDE 我们作出冰的假想熔化曲线ABFGDE ,在假想熔化曲线中冰熔化的过程是FE ,此过程所用时间极短,因此这一过程中系统与外界间的热交换可以忽略。
那么为什么我们可以用假想的熔化曲线能代替真实的熔化过程呢?其中有一个因素是这样的,那就是在整个熔化过程中,真实的熔化曲线和假想的熔化曲线之间有一个共同的特点:在B 到D 的整个过程中两条曲线所表示的系统和外界所发生的热量交换数值是一样的。
下面对此作一下解释。
可以设想在系统的温度一定时系统对外放出的热量 (Q ∆)正比时间(T ∆)和系统温度(t )高出室温(θ)的数值,即
()Q t T θ∆∝-∆
所以可以表示为()Q k t T k S θ∆=-∆=∆
现在我们研究一下B D →过程:在真实的熔化曲线中,设M 为室温与其交点。
B M →过程系统对外释放的热量是
()()BM BMB B M
B M
Q k t dT k t dT kS θθ'→→=-=-=⎰
⎰
(S 为面积)
A
B
F
G
D
E
1t
0t
θ
C
M
B ' D '
C '
t θ
同理M D →过程系统从外吸收的热量是MD MDD Q kS '= 所以整个过程中系统对外放热为BD BHB HDD Q kS kS ''=-
而在理想的熔化曲线中,系统对外放出的总热量为BD BB F F F GDD Q kS kS ''''=-。
要使两曲线表示的系统放出的热量相等,则要求BMB MDD BB C F C GDD kS kS kS kS ''''''-=-,即
BB M MDD BB M BCF CGD MCC C CDD BB C F C GDD S S S S S S S S S ''
''''''''
-=+---=- 四、实验内容要求及步骤 1、测定冰的溶解热
①、用天平称量热器内筒及搅拌器的质量1m ,并确认其材料性质,1100m g >为铜制否则位铝制的,若为铜制取10.39()o
C J g C = ,若为铝制取10.90()o
C J g C = ;测室温θ。
②、在内筒中注入高于室温恰当温度的水,约为内筒容积3/5,称量其总质量10m m +,求出所取水的质量0m ,按装好仪器装置,并放置三分钟左右。
③、研究投冰前、冰熔化和系统温度回升三阶段水温。
不停地用搅拌器缓慢搅拌内筒中的水,当系统内温度相对稳定时,开始测量。
在读出第一个温度值的那一刻作为秒表的计时零点(即秒表从此开始计时,以后不要暂停或清零,直至测温全部结束),以后每30秒记录一次水温。
在秒表显示约5分钟时,将擦干水的0℃的冰敏捷地放到量热器内(不要让水溅出来),继续测温,直至第三个阶段结束(第三阶段测量5分钟)。
特别注意,在整个测温过程中:①不停缓慢的搅拌;②测温过程记录的数据要等间隔连续。
④、称量10m +m m +总质量,求出冰的质量;交指导教师检查数据后,将仪器擦干水,整理复原。
⑤、根据上述3步记录的数据,在二维直角坐标纸上作出类似于原理图的时间~温度曲线,由图读出F 、G 点对应的温度值分别为0t 和1t 的值。
⑥、求出冰的溶解热L 及其相对误差0
100%L L L E L -=⨯(与标准值0334/L J g =相比),并分析误差来源。
五、数据记录
1、冰的溶解热测定 ①、测质量:
1m = g , 10m +m = g , 10m +m m += g ,
六、数据处理 1、冰的溶解热的测定
①、0101()m m m m =+-= g ,
②、()()1010m m m m m m =++-+= g ,
③、由表中数据作图修正可得:0t = ℃, 1t = ℃。
④、计算,L L E (写出详细的计算过程:写出公式,代入数据,写出计算结果及单位)
001101011
()(-)L m C m C t t C t m
=
+- 0
0100%L L L E L -=⨯
七、误差分析
八、思考题
如何实现投冰前使冰处于0o C?。