实验四固体比热容的测量混合法课件
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混合法测固体比热容实验报告混合法测固体比热容实验报告引言固体比热容是描述物质热性质的重要参数,它能够反映物质在吸热或放热过程中的热容量大小。
本实验采用混合法测定固体比热容,通过测量固体与水混合后的温度变化,计算固体比热容。
本实验的目的是研究固体比热容的测定方法,并探讨不同固体的热容性质。
实验方法1. 实验装置本实验采用热量计法测定固体比热容,实验装置主要包括恒温水槽、温度计、电热器和热量计。
2. 实验步骤(1)将恒温水槽中的水加热至恒定温度,保持水温稳定。
(2)将待测固体样品称量并记录其质量。
(3)将待测固体样品放入热量计中,并将热量计放入水槽中。
(4)记录热量计中水的初始温度,并将电热器通电加热水槽。
(5)当水温达到一定稳定温度后,记录热量计中水的最终温度,并关闭电热器。
(6)根据温度变化计算固体比热容。
实验结果与分析通过实验测量,我们得到了不同固体样品的质量和温度变化数据。
以铝为例,其质量为10g,初始温度为25℃,最终温度为35℃。
根据热量守恒定律,可以得到以下公式:m1c1ΔT1 = m2c2ΔT2其中,m1为水的质量,c1为水的比热容,ΔT1为水的温度变化,m2为固体的质量,c2为固体的比热容,ΔT2为固体与水的温度差。
根据上述公式,我们可以计算出铝的比热容为:c2 = (m1c1ΔT1) / (m2ΔT2)将实验数据代入计算,可得铝的比热容为0.897 J/g℃。
通过对其他固体样品的测量和计算,我们可以得到它们的比热容。
然后,我们可以对比不同固体的比热容数据,分析它们之间的差异。
这些差异可能与固体的物理性质、结构以及化学成分有关。
讨论与结论通过本实验,我们成功地采用混合法测定了固体的比热容。
通过对多个固体样品的测量和计算,我们得到了它们的比热容数据,并进行了比较和分析。
在实验过程中,我们发现不同固体的比热容数值存在差异。
这可能是由于它们的物理性质和化学成分不同所导致的。
例如,金属固体通常具有较低的比热容,而非金属固体的比热容则相对较高。
固体比热容的测量一、 实验目的1、 掌握基本的量热方法——混合法;2、 测定金属的比热容;3、 学习一种修正散热的方法;二、 实验仪器量热器、温度计 0C 和 0C 各一支、物理天平、待测金属粒、冰、停表、加热器、量筒等;三、 实验原理1、 混合法测比热容 依据热平衡原理,温度不同的物体混合后,热量将由高温物体传给低温物体,如果在混合过程中和外界无热量交换,最后达到均匀稳定的平衡温度;根据能量守恒定律,高温物体放出的热量就应等于低温物体吸收的热量,即:本实验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热;设量热器包括搅拌器和温度计插入水中部分的热容为C,实验时,量热器内先盛以质量为0m ,温度为1t 的冷水,之后,把加热到温度为2t 质量为m 的待测金属块投入量热器中,经过热交换后,水量热器与金属块达到共同的末温θ,依热平衡方程有:))(()(1002t C c m t mc -+=-θθ 1即 )())((2100θθ--+=t m t C c m c 2 量热器的热容C 可以根据其质量和比热容算出;设量热器筒和搅拌器由相同的物质制成,其质量为1m ,比热容为1c ,则C c m C '+=11 3式中C '为温度计插入水中部分的热容;C '的值可由下式求出:式中V 为温度计插入水中部分的体积;{}10-⋅'C J C 表示C '以J ·0C -1为单位时的数值,而{}3cm V 表示V 以cm 3为单位时的数值; 2、 系统误差的修正上述讨论是在假定量热器与外界没有热交换时的结论;实际上只要有温度差异就必然会有热交换存在,因此实验结果总是存在系统误差,有时甚至很大,以至无法得到正确结果;所以,校正系统误差是量热学实验中很突出的问题;为此可采取如下措施:1要尽量减少与外界的热量交换,使系统近似孤立体系;此外,量热器不要放在电炉旁和太阳光下,实验也不要在空气流通太快的地方进行;2采取补偿措施,就是在被测物体放入量热器之前,先使量热器与水的初始温度低于室温,但避免在两热器外生成凝结水滴;先估算,使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等;这样混合前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等,极大地降低了系统误差;3缩短操作时间,将被测物体从沸水中取出,然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程,动作要快而不乱,减少热量的损失;4严防有水附着在量热筒外面,以免水蒸发时带走过多的热量;5沸点的校正;在实验中,我们是取水的沸点为被测物体加热后的温度,但压强不同,水的沸点也有所不同;为此需用大气压强计测出当时的气压,再由气压与沸点的关系通过查表查出沸点的温度;采取以上措施后,散热的影响仍难以完全避免;被测物体放入量热器后,水温达到最高温度前,整个系统还会向外散热;所以理论上的末温是无法得到的;这就需要通过实验的方法进行修正:在被测物体放入量热器前4-5min 就开始测度量热器中水的温度,每隔1min 读一次;当被测物体放入后,温度迅速上升,此时应每隔测读一次;直到升温停止后,温度由最高温度均匀下降时,恢复每分钟记一次温度,直到第15min 截止;由实验数据作出温度和时间的关系t T -曲线,如图1所示;图1 温度和时间的关系曲线为了推出公式2中水的初温度1t 和末温θ,在图1中,对应于室温在曲线上之O点作一垂直与横轴的直线;然后将曲线上升部分AE 及下降部分FD 延长,与此垂线分别相交于B 点和C 点,这两个交点的温度坐标可看成是理想情况下的T 1和T 2,即相当于热交换无限快时水的初温1t 与末温θ;四、 实验内容与步骤1、称出质量为m 的金属粒,放入加热器中隔水加热;在沸水中至少15min,才可认为金属粒与水同温;水沸腾后测出大气压强P;2、在金属粒加热的同时,称出量热器内筒及搅拌器质量1m ,然后倒入适量的水,并加入冰屑使水温降低到室温下6~4注意:不能使筒外表有水凝结,称出总质量10m m +,求出水的质量0m ;3、在倒入金属粒前,一面用棒轻轻搅动,一面每隔一分钟测一次水温,计时5分钟后将加热好的金属粒迅速而准确地倒入量热器内注意:不能使量热器中水溅出,又切勿碰到温度计,立即将盖盖好并继续搅拌,同时,每隔半分钟测一次水温;至水温均匀下降,每隔一分钟测一次水温,连续10min 左右为止;4、用排水法将温度计浸没于水下的体积在小量筒中测得;先将水注入小量筒中,记下其体积1V ,然后将温度计插入水中,使温度计插入水中的体积与在量热筒中没入水中的体积相同以从量热筒中取出温度计上水印为准,读出液面升高后的体积2V ,则温度计插入量热筒水中的体积为:12V V V -=注意:实验中温度计中的水银泡一定要没入水中,但又不能碰到锌粒;5、查表得到实验气压条件下水的沸点T ',即作为金属粒加热后的温度2t ;6、作温度-时间曲线,求出1T 和2T ,即公式2中水的初温度1t 和末温θ;五、数据记录及处理自拟表格记录测量的有关数据;根据公式2求出金属粒的比热c ,并和其标准比热比较,求出相对误差;六、思考题:1.混合量热法的原理是什么它的基本实验条件是什么如何保证2.实验中质量称衡采用了精度较低的物理天平,为什么测量温度却采用了分度值为0.10C 的精密水银温度计3.为了提高量热精度,实验中采取了哪些措施4.试分析你在实验中对各参量如温度、水的质量等的选取是否得当附记温度计插入水中部分的热容可如下求出:已知水银的密度为13.6g ·cm -3,比热容为·g -1·0C -1,其1cm 3的热容为 J ·cm -3·0C -1;而制造温度计的耶那玻璃的密度为2.58 g ·cm -3,比热容为 J ·g -1·0C -1,其1cm 3的热容为·cm -3·0C -1,它和水银的很相近,因为温度计插入水中部分的体积不大,其热容在测量中占次要地位,因此可认为它们1cm 3的热容是相同的;设温度计插入水中部分的体积为V 以cm 3为单位,则该部分的热容C '的数值可取为{}{}3109.1cm C J V C ='-⋅,V 可用盛水的小量筒去测量;。
混合量热法测固体比热容概述比热容是单位质量的物质温度升高1℃时需吸收的热量,它的测量是物理学的基本测量之一。
比热容的测量方法很多,有混合法、电热法、冷却法等。
由于散热因素很难控制,不管哪种方法准确度都很低。
但实验比理论计算简单、方便,有实用价值。
应当在实验中进行误差分析,找出减小误差的方法。
【实验目的】1、掌握基本量热器的使用方法。
2、学会用混合法测量固体比热容。
【实验仪器】量热器、电热杯、物理天平、待测金属块、温度计两支;量热器(使实验系统粗略地成为一个孤立的热学系统。
)【实验原理】温度不同的物体混合后,热量将由高温物体传给低温物体。
如果在混合过程中和外界没有热交换,最后将达到均匀稳定的平衡温度,在这过程中,高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量,称为热平衡原理。
本实验即根据热平衡原理用混合量热法测定固体比热容。
量热器内筒装有温度为1T ℃水,将质量为m 克、温度为2T ℃的金属块,迅速放到内筒中,平衡后温度为T ℃,金属块:放热而降温;水和量热器内筒、搅拌器:吸热而升温 金属块放出的热量:)(2T T cm Q -=水吸收的热量: )(1111T T m c Q -=量热器内筒和搅拌器吸收的热量:)(1222T T m c Q -=式中:c 、m —金属块的比热容和质量1c 、1m —水的比热容和质量2c 、2m —量热器内筒、搅拌器(黄铜材料)的比热容和质量忽略温度计吸收的热量,根据热平衡原理:21Q Q Q +=))(()(122112T T c m c m T T mc -+=- (1) 得到 )())((212211T T m T T c m c m c --+=(2) 【实验步骤】1、向量热器内筒中加入一定量的冷水,测出温度,记为1T 。
2、用天平称出量热器内筒、搅拌器和水的质量,记为M,则水的质量为21m M m -=(2m 为内筒和搅拌器的质量,实验室已给出120.92g ) 3、将电热杯盛水加热,用天平称出金属块的质量m ,待水沸腾后,轻轻放入金属块,待温度稳定后,用温度计测出金属块的初温1T ,电热杯停止加热。
实验二十四用混合法测固体比热[目的]1.学习用混合量热法测定固体比热。
2.学会使用量热器及水银温度计。
3.学习选定实验条件和选择实验仪器。
4.学习系统误差的修正方法。
[仪器和用具]量热器,水银温度计,被测物体(金属颗粒),物理天平,加热器具及秒表等。
[实验内容和要求]测定铜的比热容,进行两次测量。
第一次测量为初测。
主要目的是摸清实验条件,保证在第二次的正式测量中取得满意的实验结果。
测试的内容应包括:⑴混合前水的初始温度t1的选择;⑵在铜的质量m选定的条件下,水的质量m1的选择;⑶混合过程中系统的温度变化情况以及因漏热而引起的混合前水的温度及混合后系统温度的变化情况。
与此同时,熟悉实验操作,保证在第二次正式实验时,一切操作都准确无误。
为保证取得数据的可靠性,初测时的实验条件应根据前面的讨论结果,在预习时事先设计好。
第二次测量是正式测量。
是在根据第一次测量的结果重新调整实验条件和设计更完美的实验步骤和方法之后进行的。
包括t1及t的选择,混合和搅拌的操作方法和过程,混合前、混合中、混合后温度测试的时间的设计等。
将第二次的实验数据描点作图,用外推法确定t1及t的值,计算铜的比热容及相应的测量不确定度。
[注意事项]1.将加热后的金属粒倒入量热器的内筒时,动作要快,但不要将水溅出筒外。
2.插入量热器的内筒的温度计的高度要合适,即倒入金属粒后不要使水银泡触在金属粒上,避免给出错误数据和损坏水银泡。
3.为画出准确的实验进程温度曲线,读取温度和时间的数值时要对应读取。
4.作第二次实验时,要将金属粒吹干。
[预习和思考题]1.在了解实验原理和方法的基础上,设计出初测的实验条件及方法。
2.设计实验步骤及记录表格。
[课后作业题]1.试说明下列各种情况将使测出的固体的比热偏大还是偏小(请定性说明):(1)测量水的初始温度t1后到投入固体相隔了一段时间;(2)搅拌过程中把水溅到量热器的盖子上;(3)投入固体时使水溅出;(4)水蒸发,在量热器盖上结成水滴。
固体比热容的测定指导老师:王亚辉小组成员:李彦辉张燚杨朋波胡宏明电热法测固体比热容实验的改进1引言在传统的混合法测固体比热容实验中, 量热器等的吸热和散热一直是制约实验结果准确度的一个关键因素. 为了消除此类热量传递对测量结果的影响, 在一定的实验条件下, 可以近似地用作图法消除热交换的影响, 其次还要考虑量热器、搅拌器等的等效比热容和质量, 处理过程相当麻烦. 本实验采用电热法, 通过控制放试件和不放试件两种情况下的初末温度和液面高度, 将上述种种热散失抵消掉, 使测量较准确, 操作较简单. 另外, 本实验采用传感器加模拟电路来测量温度, 使温度的测量更准确; 用不锈钢杜瓦瓶代替传统的量热器筒和保温套筒,减少了向外界的热量散失, 且使用方便2实验改进方法实验装置如图1所示. 待测样品及水放在杜瓦瓶中, 并设置了AD590温度传感器和电加热器、搅拌器. 水面高度为杜瓦瓶的3/ 5左右;样品不宜太大或太小; AD590和样品大致位于水深的中部; 电加热器置于偏下部.设加热电压为U, 电流为I, 则电加热器在时间T内放出的热量为UIS. 此热量使量热器的整体温度由t1 升至t2. 根据能量守恒定律, 可得如下方程UIT= (mc+ m0c0+ C1 + C2 + C3) (t2 - t1) + ΔQ ( 1)式中, m, c为待测物的质量和比热容; m0, c0 为水的质量和比热容; C1, C2, C3 分别为在此实验状况下量热器( 包括搅拌器) 、电加热器、温度传感器的等效热容量; ΔQ为其它因素散失的热量.本实验测量的困难在于C1, C2, C3 及ΔQ均为未知的参量. 为解决这一问题, 采用同等实验条件下的系统误差差值消去法.实验分两步进行: 第一步不加待测试件, 加热T1时间后, 系统从t1 升温至t2; 第二步放入t1温度的水和试件, 且要求水位和第一步等高, 加热T2 时间后, 同样使温度升高到t2. 据( 1) 式有UIT1 = (m01c0+ C1+ C2 + C3)(t2 - t1) + Δ Q1 ( 2)UIT2= (m02c0 + C1+ C2+ C3+ mc)(t2- t1) + ΔQ2( 3)( 2) 式减去( 3) 式得UI ( T1 - T2) =- mc( t2- t1) + ( m01 - m02) c0( t2 - t1) +ΔQ1 -ΔQ2故\( m01- m02) c0( t 2- t 1) - UI( T1- T2) +Q1 -Q2∆∆( 4) c=m( t2- t1)考虑到在前后两步测量中, 初末温度相同,水的高度相同, 环境条件也相同, 因此量热器热量交换情况基本相同, 其差别仅在于电加热的时间T1 与T2 略有差别, 造成ΔQ1 与ΔQ2 略有不同. 由于用了高真空杜瓦瓶作为量热器, ΔQ1与ΔQ2 均很小, 而其差值将更小. 测试结果也表明平衡后系统的温度随时间的变化极缓慢, 如图2所示. 因此, 可以忽略该项差别, 认为ΔQ1- ΔQ2= 0, 则( 4) 式化得为( m01- m02) c0( t 2- t 1) - UI( T1- T2)c=m( t2- t1)本实验应该注意的几个问题:1) 本实验的关键之一在于两步实验初末温度的控制, 最好相同, 稍有差别也是可以的, 但一定要保证t2-t1 相同.2) 加热过程中要充分地、不断地搅拌, 否则传感器即数字毫伏表反映的温度与实际平衡温度会有差别.3) 计时器的开关要迅速及时, 必要时可两人配合. 关闭加热器和计时器后应继续搅拌片刻, t2 应取最大读数值.4) 要选择恰当的电加热功率. 功率太大, 会使计时器的控制难度加大, 且增加量热器内温度的不均匀性; 太小会使实验时间延长, 增大散热引起的误差.数据记录:烧杯:m1=66.3 筒:m2=66.6 筒+水:m3=212.1g筒+水+珠:m4=298.7g 烧杯+铜珠:m5=166.4g只加水: U=11.99v I=1.026A稍加热停止时末温T0 T1 T221.2℃21.8℃22.2℃继续加热停止时末温时间T3 T4 T132℃32.4℃599.1s水+珠:稍加热停止时 末温 '0T '1T '2T21.0℃ 21.7℃ 22.2℃继续加热停止时 末温 时间'3T '4T '5T31.8℃ 32.4℃ 590.1s数据处理:m=m5-m1=100.1g m10=m3-m2=145.5gm20=m4-m-m2=132gC 测珠=m m m 2010-*Co 水-)24()21(T T m t t VI -- =1.1001325.145-×4.2×103J/g ℃-)2.224.32(**1.100)1.5901.599(_*026.1*99.11103---J/(g ℃) =566.4 J/g ℃-108.4 J/g ℃=458 J/g ℃误差分析:因为数字毫伏表容许误差为0.1℃,电压表,电流表准确度分别为0.1V,0.01A,启停数字计数器的误差之和为0.4s,天枰的感量为0.02g.u( t1) = u( t2) = 0. 1/ 3 = 0. 06℃u( U) = 0. 1/ 3 = 0. 06Vu( I) = 0. 01/ 3 = 0. 006Au( Ʈ1) = u(Ʈ 2) = 0. 4/ 3 = 0. 23su( m01) = u( m02) = u( m) =0. 02/ 3= 0. 016g则故u( c) = u2( c1) + u2( c2) = 5J/ ( g *℃)取公认值480J/(g*℃)测量值与真实值之差与标准值取百分比 η=480458480 *100%=4.6% 在允许百分误差(5%)以内,故该实验测量比热容是可行的。
实验18 固体比热容的测量(一)混合法测量固体比热容[实验目的]1.学习量热的基本方法——混合法2.学习一种修正散热的方法——温度的修正3.测定金属的比热容[实验仪器]量热器、双壁加热器、蒸汽锅、电炉、水银温度计(0-50.0℃, 0-100℃)各一支、物理天平、停表、量筒。
[仪器介绍]1.量热器为了使实验系统(包括待测系统与已知其热容的系统)成为一个孤立系统, 我们采用量热器。
传递热量的方式有三种: 传导、对流和辐射。
因此必须使实验系统与环境之间的传导、对流和辐射都尽量减少, 量热2.外筒是双层结构, 空气封闭其中, 因为空气是热的不良导体, 故可避免空气传导而引起热量的损失;外筒上端的木盖可严密地盖着, 避免空气对对流所引起的热量损失;外筒的内壁和内筒的外壁均电镀得十分光亮, 可减少热辐射, 外筒的底部放上一个隔外筒的外表再包一层绒布, 这样就能使整个系统尽可能根据上述测量的T-t数据, 以T为纵坐标, 以t为横坐标, 即得如图(2—3—18—4)的T-t曲线。
A点对应的时刻就是测水温开始的时间 , B点对应的时刻就是, 而不是5分钟末的时间。
然后作图即得混合前后冷水的初温和末温T。
把各个物理量的测量值代入式(2-3-18-1)即可算出金属样品的比热容。
图(2—3—18—4)中的G点所对应的温度应为室温所在的位置, 这样才不影响温度的修正。
[实验内容和要求]1. 混合法测定铜块的比热容2.混合过程中散热的温度修正法3.混合前量热器(含水)系统温度低于室温(加冰块), 测量系统随时间吸热变化的温度。
4. 混合过程快速测量变化的温度5. 数据处理:Cx与标准值求百分误差[注意事项]1. 作温度值修正法曲线图, FE垂直于t轴, 满足S1=S2, 图中G点对应的温度接近室温为佳。
2. 从曲线图中定出初温T2和末温T。
[实验思考]请分析本实验主要的误差来源。
(二)冷却法测量金属的比热容[实验目的]学习冷却法测量金属比热容的方法[实验仪器]FB312型冷却法金属比热容测量仪[实验原理]根据牛顿冷却定律, 用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。
实验八混合法测定固体比热容宇文皓月一实验目的1、掌握基本的量热方法——混合法。
2、测定金属的比热容。
二实验仪器量热器,温度计,物理天平,停表,加热器,小量筒,待测物(金属块)。
量热器如图1所示,C为量热器筒(铜制),T为曲管温度计,P为搅拌器,J为套铜,G为保温用玻璃棉。
加热器如图2所示,待测物由细线吊在其中间的圆筒中,由蒸汽锅发出的蒸汽通过加热器的套筒中给待测物加热。
加热厚后将其下侧的活门K打开,就可将物体投入置于其下面的量热器中。
为了减少加热器排出的水蒸汽,可将排汽管拔出冰和水的盆中,使蒸汽凝结成水。
三实验原理温度分歧的物体混合之后,热量将由高温物体传给低温物体。
如果在混合过程中和外界没有热交换,最后将达到均匀稳定的平衡温度,在这过程中,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用混合法测定固体的比热。
将质量为m、温度为t2的金属块投入量热器的水中。
设量热器(包含搅拌器和温度计拔出水中部分)的热容为q,其中水的质量为m0,比热容为c0,待测物投入水中之前的水温为t1。
在待测物投入水中以后,其混合温度为θ,则在不计量热器与外界的热交换的情况下,将存在下列关系 ))(()(1002t q c m t mc -+=-θθ (1)即)())((2100θθ--+=t m t q c m c (2) 量热器的q 可以根据其质量和比热容算出。
设量热器筒和搅拌器由相同的物质(铜)制成,其质量为m 1,比热容为c 1,温度计拔出水中部分的体积为V ,则V c m q 9.111+= (3))(9.11-︒⋅C J V 为温度计拔出水中部分的热容,但V 的单位为cm 3。
也可以用混合法丈量量热器的热容q 。
即先将量热器中加入)(0g m '水,它和量热器的温度为1t ' ,其次将)(g m o ''温度为2t '的温水迅速倒入量热器中,搅拌后的混合温度为θ',则根据式(1),的))(()(100200t q c m t c m '-'+'='-'''θθ即001200)(c m t t c m q '-'-''-'''=θθ(4) 但是用混合法丈量热器热容q 时,要注意使水的总质量00m m ''+'和实际测比热容时水的质量m 0大体相等,混合后的温度θ'也应和实测时的混合温度θ尽量接近才好。
实验题目:固体比热容的测量 83实验目的:采用混合法测固体(锌粒)的比热容。
在热学实验中,系统与外界的热交换是难免的,因此要努力创造一个热力学孤立体系,同时对实验过程中的其他吸热、散热做出校正,尽量使二者相抵消,以提高实验的精度。
实验原理:1.混合法测比热容(1)一个热力学孤立体系,开始处于平衡态,与外界发生热量交换后又达到新的平衡态。
若体系中无化学反应或相变发生,则该体系获得(或放出)的热量为))(...(122211T T c m c m c m Q n n -+++=(T 1,T 2为初温与终温) (1)(2)将m x 的待测物加热到T ’后放入量热器内,达到热平衡(忽略实验过程中对外界的散热或吸热),则有:))(0.2()'(1231112T T cmK VJ c m mc T T c m x x -⋅⋅++=--- (2)(式中c 为水的比热容。
310.2--⋅⋅cm K VJ 代表温度计的热容量,其中V 是温度计浸入到水中的体积)。
2.系统误差的修正采取的措施 (1)使系统近似孤立 (2)采取补偿措施 (3)缩短操作时间(4)严防有水附着在量热筒外 (5)沸点校正(6)实验校正:在被测物体放入量热器前4~5min 就开始测读量热器中水的温度,每隔1min 读一次。
当被测物体放入后,温度迅速上升,此时应每隔0.5min 测读一次。
直到升温停止后,温度由最高温度均匀下降时,恢复每分钟记一次温度,直到第15min 截止。
实验步骤:实验装置如(图1)(1)称出质量为250g 的锌粒,放入试管中隔水加热(注意:水不能溅入)。
在沸水中至少15min ,才可以认为锌粒与水同温。
水沸腾后测出大气压强p 。
(2)在锌粒加热的同时,称出量热器内筒及搅拌器质量m 1,然后倒入适量的水,并加入冰屑 使水温降低到室温下3~4℃(注意:不能使筒外表有水凝结),利用公式(2)估算出水的质量m 后,称出质量m 1+m 。
混合法测固体的比热容一、引言在研究物体的热学性质时,需要掌握物体的比热容。
比热容表示单位质量物体在温度变化过程中的热容量。
比热容是物体在所需热量与温度变化量之间的比值,反映了物体热量传递的能力。
不同物质具有不同的比热容,而复合物体的比热容一般需要根据物体的构成成分和比例计算得出。
因此,混合法测固体的比热容是十分重要的,也是研究热学性质和热传导性质的基础。
本文将介绍混合法测量固体比热容的基本原理、测量方法和实验注意事项。
二、混合法测固体的比热容原理混合法测固体的比热容是一种基于热平衡原理的测量方法。
其基本原理是将待测物体与一定质量的高温物质混合,在混合过程中,两者温度都发生变化,达到热平衡后,由混合前后温度变化量和物质质量可以计算出待测物体的比热容。
具体来说,设待测物体的质量为m,比热容为c,初始温度为T1,混合物的质量为m',比热容为c',温度为T2,混合后温度为T'。
在混合过程中,总吸热量Q总应满足:(1) Q总= m × c × ΔT1 + m' × c' × ΔT2其中,ΔT1和ΔT2分别表示混合前后待测物体和混合物温度的变化量。
由热平衡原理可知,在混合过程中混合物和待测物体的总热量相等,即:将(1)式和(2)式联立可得:由此可以解出待测物体的比热容c。
三、测量方法混合法测量固体比热容的具体步骤如下:1. 将待测物体与一定质量的高温物质混合,使混合前后温度的变化量较大。
2. 在混合前,分别用热电偶或温度计测量待测物体和混合物的初始温度。
3. 将混合物体系搅拌均匀,待温度达到稳定后,测量混合后的温度。
4. 计算出待测物体的比热容。
需要注意的是,在实际操作中,由于混合前后液体和气体的散热和能量损失等因素,混合法测量固体比热容时存在误差。
因此,需要采取一些措施减小误差,例如控制混合前后温度差的大小,保证混合物搅拌均匀等。