冰熔解热的测量

实验4-4 测定冰的熔解热混合法是热学实验中的一种常用方法，其基本原理可用热平衡方程式来描述，即在一个孤立系统中，一部分物体所吸收的热量等于该系统中其它物体所放出的热量。

本实验用混合法测冰的熔解热，关键是必须保证系统为孤立系统？（即系统与外界环境没有热交换）。

【实验目的】1 •掌握用混合法测定冰的熔解热的方法。

2.学习散热修正的一种方法。

【实验器材】量热器、物理天平、温度计、水、冰块、秒表、取冰夹子等。

【实验原理】一、用混和法测定冰的熔解热将质量为m。

、温度为0°C （以厲表示）的冰放入质量为m、温度为二的温水中（温水盛在量热器的内筒里），通过搅拌待冰全部熔解后，其平衡温度为-1。

在此交换过程中，冰先吸收热量m o （■为冰的熔解热）而熔解为00C的水，再从00C升温到円，又吸收热量为5口0（可-入）,C0为水的比热容。

量热器系统（内筒、搅拌器、温度计）与原来的温水放出的热量可表示为（c0m + c1m1+ c2m2+ c0m3）- ）。

其中G、m1分别为铝的比热容和内筒的质量，C2、m2分别为铜的比热容和搅拌器的质量，mm3为温度计温度降10C所放出的热量，它相当于质量为m3的水温度降10C所放出的热量，m3的值由实验室给出（习惯上m3称为温度计的水当量）。

根据平衡原理有■ m0 + c°m0 （刊-%）= （C0m + Gg + C2m2+C0m3）（v - n）（4-4-1）即（c°m 补。

2口2 亦3）「「打）「°）…'= （4-4-2 ）m01 1C0、C1、C2 的值分另U 为C0 =4.1 7JB g K C2 =0.385J g A K A（它们随温度的变化可忽略不计）。

可以看出，本实验的关键是必须保持系统为孤立系统？，即系统与外界环境没有热交换，热传递有三种方式：①热传导；②热对流；③热辐射。

实验中考虑了整个“热学系统”的吸热与放热，“热学系统”主要由量热器的内筒、搅拌器、温度计以及水和冰块组成。

用混合热量法测定冰的熔化热实验报告一、实验目的：1.正确使用热量器，熟练使用温度计。

2.用混合热量法测定冰的熔解热。

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、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：1.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。

2.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。

三、实验原理：质量为m i，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。

实验9 冰的熔解热的测定(86 95)一、实验目的1. 测量冰的熔解热的大小；2. 理解通过能量守恒原理，利用已知的物理量推导出未知物理量的方法。

二、仪器与试剂仪器：热量计、电磁炉、温度计、量筒、实验室天平等。

试剂：蒸馏水。

三、实验原理1. 熔解同温度下，固体与液体之间存在着平衡。

固体熔解成液态的现象，称为熔点。

温度上升时，固体在熔点以上逐渐变软，直至全部熔化，这时液体在熔点以下下降了一些温度，保持这一温度，不断从熔融体中吸收热量。

当液体全部变成气体时，温度又逐渐上升，直至达到沸点。

同理，升华是晶体或气体直接从固体到气体的过程。

当温度达到升华温度，晶体直接变成气体，吸收升华热。

在升华时，由于没有液态，因此不存在熔融温度。

2. 热量计的原理热量计是一种用来测定物质发生热上变化(如熔化，沸化)所需吸收的热量的仪器。

将物质放在试样室内，通过加热而使试样室内的物质发生热上变化，同时通过减小制冷液流量与增加制热量，维持量热器的恒温。

3. 能量守恒原理根据热力学基本原理可知，自然界中能量的总量不变，即能量守恒原理；根据能量守恒原理，若某物体吸收热量 Q，温度上升ΔT，则可知吸收的热量与温度上升对应。

所吸收的热量可以用以下公式求出，Q=m•C•ΔT，其中，m--物质的质量；C--物质的比热；ΔT--物质的温度变化。

水的熔点是0℃时，在大气压下，由固体变成液体，用2500J/g表示。

可探究冰在熔解时，每克所吸收的热量。

总结：根据能量守恒定律，将冰和蒸馏水放在热量计中进行测量，能得到冰川熔解所需要吸收的热量 Q。

四、实验步骤1. 将热量计 (J2) 的两条前截流管道、现测量管道，同时连接到市电源。

预热50分钟。

2. 计算出冰的密度，称取 5g 冰，记录其重量 w1，放入量热器预热 1h。

3. 取出冰川，丢弃水，同样称取 5g 的干净瓶子，记录 w2，倾倒加热过程中融化的冰川。

4. 将量下出的熔融水加入 5g 的瓶子内，使用电子天平将其重量记录为 w3。

冰熔解热的测量实验目的：1、学会用混合法测量冰的溶解热。

2、学会用散热补偿法进行误差分析。

3、了解热学实验中的基本问题——量热和计温。

4.学习合理地选择系统参量和进行实验安排。

实验原理：1、混合法测量冰的熔解热若将质量为M 、温度为0℃的冰与质量为m 、温度为1t ℃的水在量热器内混合，并全部熔解为水后，其温度为t ℃。

在实验系统接近于孤立系统的条件下，由能量守恒定律=Q Q 吸放，且Mct M Q +=λ吸))((12211t t c m c m mc Q -++=放则ct t t c m c m mc M--++=))((112211λ式中1m 、2m 和1c 、2c 分别为量热器内筒的质量和比热容；c 为水的比热容，测量式中各量即可求出λ。

2、散热补偿法只要实验系统与外界存在温度差，系统就不可能达到完全绝热要求。

因此就需采取一些方法进行散热修正。

本实验中，我们介绍一种粗略修正散热的方法——散热补偿法。

牛顿冷却定律指出，在系统温度t 和环境温度θ相差不大时，散热速率与温度差成正比。

即)(θτ--=t K d dQ式中τ为时间；K 为散热常数，与系统表面积成正比，并随表面的吸收或散热辐射本领而变。

由上式可知，t>θ时，τd dQ <0，系统向外界散热；当t<θ时，τd dQ>0，系统向外界吸热。

散热补偿法的基本思想就是设法使系统在实验过程中能从外界吸热以补偿散热的损失，使系统与外界间的热量传递相互抵消。

本实验量热器中水的温度随时间的变化曲线如图所示。

在混合之初，冰块大，水温高，冰块熔解快；随着冰的熔化，水温降低，冰块变小，熔解变慢，系统温度的降低也就变慢了。

在10~ττ这段时间里，温度由1t 降为θ，由上式公式可得系统放出的热量A S K d t K Q 010'12)(-=--=⎰τττθ放式中负号表示放热，⎰-=1)(1τττθd t S A 。

在21~ττ时间内系统温度低于环境温度θ，系统从外界吸收热量B S K d t K d t K Q 02020'2121)()(=-=--=⎰⎰τττττθτθ吸式中⎰-=21)(τττθd t S B 。