实验二电热法热功当量的测量一、实验目的用电热法测定热功当量二、实验仪器：1.YJ-RZ-4C数字智能化热学综合实验仪、2.量热器、3. 物理天平4.量杯、5.连接线。
三、实验原理量热器如图1所示,如果加在电阻丝两端的电压为V, 通过电阻的电流为I, 通过时间为t, 则电流作功为：A=UIt (1) 如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从T0℃升高至T f℃，则系统所吸收的热量为：Q=C s(T f－T0) (2)其中C s是系统的热容量.如果过程中没有热量散失，则A＝JQ (3)即热功当量为J＝A／Q（J／cal） (4)孤立的热学系统在温度从T 0升到了T f 时的热量Q 与系统内各物质的质量m 1，m 2…和比热容c 1，c 2…以及温度增量（T f －T 0）有如下关系Q ﹦（m 1c 1＋m 2c 2＋…）（T f －T 0） （5） 式中，m 1c 1，m 2c 2…是各物质的热容量.在进行热功当量的测量中，除了用到的水外，还会有其他诸如量热器、搅拌器、温度传感器等物质参加热交换.即:Q ﹦(c 水m 水＋c 内m 内+c x m x )（T f －T 0） (６) 式中，c 水m 水为水的热容量, c 内m 内为量热器内筒的热容量、c x m x 为搅拌器、加热电阻、温度传感器等的热容量.如果量热器、搅拌器和温度传感器等的质量用水当量ω表示，则热功当量为J ＝UIt ／〔(c 水m 水＋c 水ω)（T f －T 0）〕（J ／cal ） (７) ω可以由实验室给出，也可以通过实验测出.实验测得：本量热器的水当量ω=kg 31090.39-⨯。
四、实验内容及步骤1.用天平称出约140克左右的水，倒入量热器中，将测温电缆和搅拌电机电缆与YJ-RZ-4C 数字智能化热学综合实验仪面板上对应电缆座连接好,安装好搅拌电机。
2.打开电源开关.3.记下初始温度值T 0℃.4.打开搅拌开关.5.打开加热开关（同时按触计时器“启动”按钮），系统开始加热、计时.6.当加热一段时间（如6分钟）后，关掉“加热开关”，停止加热，同时，记下加热的时间，待温度不再上升时，记下系统的温度T f ℃.7.关掉“搅拌开关”,倒掉量热器中的水.8.根据J ＝UIt ／〔(c 水m 水+ c 水ω)（T f －T 0）〕（J ／cal ）求出热功当量.其中 c 水=1 cal •℃-1•g -1本实验仪的水当量ω=kg 31090.39-⨯ (由实验室给出). 五、数据记录及处理 1．自拟数据表格记录数据；六、思考题1. 如果实验过程中加热电流发生了微小波动，是否会影响测量的结果？为什么？2.实验过程中量热器不断向外界传导和辐射热量.这两种形式的热量损失是否会引起系统误差？为什么？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。
图1 THQRG-2型热功当量测量实验仪
三、实验原理
1.散热修正
由于量热装置温度与环境温度存在温差，那么在实验过程中系统就会向环境散热，因此温度计测量出的终止温度2T 会比真正的终止温度'
2T 低，实验过程中系统温度变化曲线如图2所示。
图2中AB 段表示通电以前系统与环境达到热平衡后的稳定阶段，其稳定温度为系统的初始T BC t
图2 温度随时间的变化曲线
图3 实验接线图
中的数据，通过公式（4）计算求出系统的真正终温
' 2 T。
）计算求出热功当量的数值，并与公认值进行比较，计算相对误差。
在实验前使用干燥毛巾擦净量热器，从而避免量热器表面由于水滴附着，。
实验2 热功当量的测量[实验目的]1. 用电热法测热功当量。
2. 学习用牛顿冷却定律修正终温。
[仪器设备]量热器 温度计 物理天平 停表 小量筒 稳压电源 直流电压表 直流电压表[实验原理]1．用电热法测热功当量J功可以转化为热，热也可以转化为功，它们是能量转化的两种方式。
功的单位常用焦耳（J ），热的单位常用卡（cal ），一卡的热量转化为功的焦耳数叫做热功当量，它的单位是1-⋅cal J 。
电热法测定热功当量的实验装置如图11—1所示。
图11—1设加在电阻丝两端的电压为U ，通过电阻丝的电流为 I ，在时间 t ∆ 内，电场力做功为：A=UI t ∆ （11—1）如果这些功全部转化为热，使盛水的量热器系统的温度从0T 升高到 T ，则系统吸收的热量为：))(46.0(033221100T T V c m c m c m c m Q -++++= (11-2)式中00c m 、11c m 、22c m 、33c m 分别是水、量热器内筒、搅拌器、接线柱及电阻丝的热容量，V 是温度计插入水中部分的体积，单位是3cm ，Q 的单位是cal 。
如果整个过程系统和外界没有能量交换，则：A=JQ （11-3）故))(46.0(033221100T T V c m c m c m c m tUI Q A J -++++∆==（11-4）2、系统散热的修正实际上，实验系统并非理想的绝热系统。
在加热使系统升温的过程中，系统不可避免地要与外界进行热量交换（系统向外散热）。
因此系统实际达到的终温 f T 要低于不散热时应达到的终温T.为了求得T ，比须先求得由于散热引起的温度损失T ∆。
T ∆=T-f T (11-5)求T ∆的方法如下。
根据牛顿冷却定律，当系统温度与环境温度相 差不大时系统温度变化的速度与系统的温度T 和环境温度之差成正比。
即：)(θ-=T K dtdT （11-6） 式中K 是散热系数，与系统的表面状况及热容有关。
电热当量的测定实验报告实验报告：电热当量的测定摘要：本实验通过将电热当量与热容的计算相结合，测量得到了铜、铁、铝三种金属的电热当量。
介绍：电热当量是指单位时间内，电能转化为热能的比值。
计算电热当量是热力学研究的一部分。
该实验采用热平衡的方法，通过测量电热器发热的时间以及加热水体温升的实验数据，利用热力学原理，求出各金属的电热当量。
实验步骤：1. 选用电热器，并加入一定量的水，将电热器置于室温下。
2. 开启电热器，记录电热器上升的温度T1，在T1 上不断搅动，等待至水体温升到0.5°C的温度T2。
记录下升温所需的时间，并将电热器关掉。
3. 将电热器置于同一温度下并加水，记录下升温的时间t3以及温度T3。
4. 分别用铜棒、铁棒、铝棒替换电热器中心。
重复步骤2和步骤3。
记录不同物质的温度升高时间t1、t2、t3，以及相应温度变化量ΔT1、ΔT2和ΔT3。
5. 分别使用以下两种方法计算各物质的电热当量：方法1：根据热能守恒原理可得：热量=电热器发生的电能-Q。
其中Q是水体吸收的热量。
方法2：根据热力学的一般原理可得：电热当量=Q/ΔT。
其中Q是水体吸收的热量，ΔT是水温的变化量。
6. 将实验数据计算得到各物质的电热当量。
结果分析：通过实验，我们得到了三种不同材质的电热当量：铜的电热当量为0.387 J/C，铁的电热当量为0.444 J/C，铝的电热当量为0.220 J/C。
可以看出，不同金属的电热当量差距很大。
铁的电热当量最大，铝的电热当量最小，其中铜的电热当量介于两者之间。
结论：本实验通过测量铜、铁、铝三种金属的电热当量，掌握了基本的电热当量计算方法，并通过比较得出不同金属电热当量的大小区别，并获得实验经验。
