液体比汽化热的测量(教学课件)

Q1 = (m0Cx + m1C1 + m2C2 + m3C3 + m4C4 +1.9V )(t1′ − t1)
Q2 = (m0′C水 + m1′C1 + m2′C2 + m3′C3 + m′4C4 + 1.9V ′)(t2′ − t2 ) 由于电阻 R 相同，并且采用串联连接，故有 Q1＝Q2。即
∫ ∫ ∆t1′
=
−K1
τ′ τ
(t1′
−
θ
)dτ
和 ∆t 2′
=
−K2
τ τ
′
(
t
2′
− θ )dτ
（3－7－5）
通常是用图解法求（3－7－4）式的积分值。实验时从通电开始每一分钟测一次 ti’ 和 θ（室温）继续 10～20 分钟，作 ti’ ’～τ和θ～τ图线分别为 abd 曲线和 aef 直线。如 图 3－7－2 所示。求Δti’ 可分两步进行：
由此可得
(m 0 C x + m1C1 + m 2 C 2 + m 3C 3 + m 4 C 4 + 1.9V )(t1′ − t1 ) = (m 0′ C 水 + m1′C1 + m 2′ C 2 + m 3′C 3 + m ′4C 4 + 1.9V ′)(t 2′ − t 2 )
Cx
=
1 m0
[(m0′ C水
（3－7－7）
实验内容
用已知比热容的水作比较对象，用电流量热器测量变压器油（或甘油）的比热容。
1．测定两个量热器内圆筒、搅拌器、电阻丝及接线柱质量。将待测液体和清洁水 分别装入量热器①和②的内圆筒中，并测定其质量 m0 及 m0’。

实验6 液体比热容的测定【实验目的】学会用比较测量法测液体的比热容。

[实验仪器]相同量热器具2只，相同电阻丝2只，温度计（精确到0.1℃，范围为0~50℃），物理天平，小量筒，电源，待测液体。

【实验原理】⒈实验装置。

在两个相同的量热器1和2中，分别盛有质量为1m 和2m 的两种液体，其比热容各为1c 和2c 。

在两种液体中分别安装电阻值相等的电阻丝，如图所示。

⒉测量方法。

电路接通后，即电流流过电阻丝R ，设通过时间t 秒所产生的热量为Q 。

假设电流通过电阻丝R 所产生的热量Q 全部被液体、量热器内筒、搅拌器和温度计浸入液体中的部分所吸收，并升高温度。

若量热器具1和2的热容（包括搅拌器、温度计、内筒及电阻丝）各为1s C 和2s C ，加热前的初始温度各为1T 和2T ，经加热后，终温各为'1T 和'2T ，则可求得在量热器1和2中，电阻丝R 所产生的热量分别为()()1'11111T T C m c Q s -+= （1）()()2'22222T T C m c Q s -+= （2） 由21Q Q =解得 ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+=11'12'2222111s s C T T T T C m c m c （3） 可见，若第二种液体比热容2c 为已知，则只要测得1m 、2m 、1T 、2T 、'1T 和'2T 并代入（3）式，便可求得待测液体1的比热容1c 。

一般量热器内筒和搅拌器均用电阻丝R 的质量为R m ，比热容为R c ，两温度计各浸入液体1和液体2的体积为1V 、2V （单位3cm ），则 ()℃J V m c m c C R R s 10019.1++= ()℃J V m c m c C R R s 20029.1++=【内容要求】⒈测出量热器内筒及搅拌器质量0m 。

⒉测出电阻丝R 的质量R m 。

⒊测出电阻丝液体（如变压器油和水）的质量分别为1m 和2m ，液体体积要适量。

液体比热容‎的测定一、实验目的:1) 冷却法测定‎液体的比热‎容，并了解比较‎法的优点和‎条件；2) 最小二乘法‎求经验公式‎中直线的斜‎率；3) 用实验的方‎法考察热学‎系统的冷却‎速率同系统‎与环境间温‎度差的关系‎。

二、实验原理:由牛顿冷却‎定律知，一个表面温‎度为的物体‎θ，在温度为的‎0θ环境中自然‎冷却(θ>0θ)，在单位时间‎里物体散失‎的热量与温‎t q δδ度差（θ>0θ）有下列关系‎：t q δδ= k (θ>0θ) 当物体温度‎的变化是准‎静态过程时‎，上式可改写‎为：t q δδ = sC k (θ>0θ ) （1） (1)式中为物体‎tq δδ的冷却速率‎，s C 为物质的热‎容，k 为物体的散‎热常数，与物体的表‎面性质、表面积、物体周围介‎质的性质和‎状态以及物‎体表面温度‎等许多因素‎有关，θ和分别为物‎0θ体的温度和‎环境的温度‎，k 为负数，θ-0θ的数值应该‎很小，大约在1 0一1 5℃之间。

如果在实验‎中使环境温‎度保持恒定‎0θ(即的变化比‎0θ物体温度的‎θ变化小很多‎)，则可以认为‎0θ是常量，对式(1)进行数学处‎理，可以得到下‎述公式：㏑(θ-0θ) = sC k t + b （2） 式中b 为(积分)常数。

可以将式(2)看成为两个‎变量的线性‎方程的形式‎： 自变量为t ‎，应变量为l ‎n(θ-0θ)，直线斜率为‎sC k ，本实验利用‎式(2)进行测量，实验方法是‎：通过比较两‎次冷却过程‎，其中一次含‎有待测液体‎，另一次含有‎已知热容的‎标准液体样‎品，并使这两次‎冷却过程的‎实验条件完‎全相同，从而测量式‎(2)中未知液体‎的比热容。

在上述实验‎过程中，使实验系统‎进行自然冷‎却，测出系统冷‎却过程中温‎度随时间的‎变化关系，并从中测定‎未知热学参‎量的方法，叫做冷却法‎；对两个实验‎系统在相同‎的实验条件‎下进行对比‎，从而确定未‎知物理量，叫做比较法‎。

用电流量热器法测液体比热本实验用电流量热法来测定液体的比热。

就是在完全相同的外界条件下，对水和待测液体进行测量。

用已知比热的水作为比较对象。

因此能够“消除”与环境热交换带来的影响，是测量液体比热的较好方法。

［实验目的］1、学会用电流量热器法测定液体的比热。

2、熟练掌握物理天平，温度计和量热器的使用方法。

［实验原理］在两只相同的量热器1和2中，分别装着质量为和，比热为和的两种液体，液体中安置着阻值相等的电阻1M 2M 1C 2C R ，如果按图(1)连接电路，然后闭合并关K ，则有电流通过电阻R ，根据焦耳——楞次定律，每只电阻产生的热量为(1) RT I Q 2=其中I 为电流强度，单位用安培；R 为电阻，单位用欧姆；T 为通电时间，单位用秒，则热量Q的单位为焦耳。

图1液体，量热器内筒，搅拌器和温度计等吸收电阻R 释放的热量Q 后，温度升高。

若量热器中两种液体的质量分别为和，比热分别为和初始温度(包括量热器及其附件)分别为和，加热终了的温度分别为1M 2M 1C 2C 1T 2T 1τ和2τ，包括量热器内筒、搅拌器、加热电阻、接线柱、温度计在内的两个量热器的水当量分别为和，水的比热为C 。

1W 2W 某一物体的水当量，是指与该物体具有相同热容量的水的质量。

如果设物体的质量为，比热为，在20℃的水的比热为4.182(KJ/Kg·K)，故它的水当量可用)(Kg M x )/(K Kg KJ C x ⋅C x W )(182.4Kg C M C C W x x x x x ==来表示。

所以：))((111111T CM M C Q −+=τ (2)))((2122222T CM M C Q −+=τ (3) 由于电阻R 相同，又是采用串联连接故(4) 21Q Q =即))((11111T CM M C −+τ))((22222T CM M C −+=τ由上式可得到 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−+=1112222211)(1CW T T CW M C M C ττ (5) 式中的水当量和可以用下述方法计算：1W 2W 若铜制量热器和搅拌器的总质量为(kg)，已知铜的比热为0.385(KJ/Kg,K)，则它的热容量为，因而它的水当量为0.092(kg)。

基础实验8液体比热容的测量实验目的：1.学会使用直流电桥电路测量比热容。

3.了解传热原理。

实验器材：1.直流电桥。

2.热水密封容器。

3.电压表、电流表。

4.恒温水槽、温度计。

5.各种液体。

实验原理：一、热传导定律两个物体如果在接触的地方具有不同的温度，它们之间有热量的传递，这种传递称为热传导，其热流方向是自高温物体到低温物体，直至它们的温度相等。

热传导定律表明，热传导的速率正比于传热面积和温度差，反比于传热材料的厚度。

通常写成如下式子：Q=K×S×ΔT/t其中：Q：传热量；K：传热系数，即比热容；ΔT：上下温差；t：传热时间。

二、比热容的测量原理在实验室中，用直流电桥测量液体工作原理如下：首先，将电桥平衡，电桥的电势差为零。

之后，在电桥所在的热水密封容器中加入被测液体，然后在容器壁上加热元件产生一定的均匀热量，引起液体内部的小温度差，在一个相对短的时间内，把热量传递到密封容器外表面上。

由于传递热量的时间相对较长且液体的密度和比热等热学性质几乎不变，而且传热过程不受流体的运动影响，所以测出的传热量直接与比热容的数值成正比关系。

根据热传导定律式子的比热容定义如下：Cp：比热容（J/g/K）；m：液体质量（g）。

实验步骤：2.将电流表和电压表连接在电桥上。

3.启动电桥。

4.加热液体。

5.记录液体温度和具体热量，通过测量电桥电压和电流的变化来测量液体的比热容。

6.重复三次测量，计算平均值，并总结出每种液体的比热容。

实验结果：实验结果表明，通过使用直流电桥电路测量比热容，可以得到各种液体的比热容数值。

例如，我们发现：1.水的比热容在20℃左右约为4.18J/g℃。

实验应用：液体比热容的测量在工业和日常生活中具有广泛的应用，例如：1.热能装置的设计。

2.测量和优化传热效率。

3.热补偿。

总之，通过学习液体比热容的测量实验，可以掌握直流电桥电路测量比热容的基本原理和方法，并且可以应用这些原理和方法来测量液体的比热容，为工业和日常生活中的热力学应用提供重要的参考。

液体比热容的测定液体比热容的测定一、实验目的:1) 冷却法测定液体的比热容，并了解比较法的优点和条件；2) 最小二乘法求经验公式中直线的斜率；3) 用实验的方法考察热学系统的冷却速率同系统与环境间温度差的关系。

二、实验原理:由牛顿冷却定律知，一个表面温度为θ的物体，在温度为0θ的环境中自然冷却(θ>0θ)，在单位时间里物体散失的热量t q δδ与温度差（θ>0θ）有下列关系：t q δδ= k (θ>0θ) 当物体温度的变化是准静态过程时，上式可改写为：t q δδ = sC k (θ>0θ ) （1） (1)式中tq δδ为物体的冷却速率，s C 为物质的热容，k 为物体的散热常数，与物体的表面性质、表面积、物体周围介质的性质和状态以及物体表面温度等许多因素有关，θ和0θ分别为物体的温度和环境的温度，k 为负数，θ-0θ的数值应该很小，大约在1 0一1 5℃之间。

如果在实验中使环境温度0θ保持恒定(即0θ的变化比物体温度θ的变化小很多)，则可以认为0θ是常量，对式(1)进行数学处理，可以得到下述公式：㏑(θ-0θ) = s C kt + b（2）式中b 为(积分)常数。

可以将式(2)看成为两个变量的线性方程的形式：自变量为t ，应变量为ln(θ-0θ)，直线斜率为sC k ，本实验利用式(2)进行测量，实验方法是：通过比较两次冷却过程，其中一次含有待测液体，另一次含有已知热容的标准液体样品，并使这两次冷却过程的实验条件完全相同，从而测量式(2)中未知液体的比热容。

在上述实验过程中，使实验系统进行自然冷却，测出系统冷却过程中温度随时间的变化关系，并从中测定未知热学参量的方法，叫做冷却法；对两个实验系统在相同的实验条件下进行对比，从而确定未知物理量，叫做比较法。

比较法作为一种实验方法，有广泛的应用。

利用冷却法和比较法来测定待测液体(如饱和食盐水)的热容的具体方法如下：利用式(2)分别写出对已知标准液体(即水)和待测液体(即饱和食盐水)进行冷却的公式，如下：ln w )(0θθ- = ''sC k t + b ’ （3）ln s )(0θθ- = ""sC k t + b ” （4）以上两式中C s '和C s "分别是系统盛水和盐水时的热容。

液体比热容的测定物质的比热容定义为单位质量的物质温度升高1K 时所吸收的热量，其单位为11--⋅⋅k kg J 。

常见测定液体比热容的方法有电流量热器法、冷却法、辐射法等，本实验将采用电流量热器法测定水的比热容。

一、教学目的1、熟练掌握物理天平和量热器的使用方法。

2、学会用电流量热器法测定液体的比热容。

3、分析实验中产生误差的原因，提出减小误差的措施和方法。

二、教学要求1、本实验为选做实验，要求上课前写出预习报告，上课时要求正确地测出实验数据，计算水的比热容值及其不确定度，给出实验结果和相对误差，要求3小时内完成。

2、了解电流量热器法测定液体比热容的原理和量热器结构，学会测定液体比热容的方法。

3、能够熟练使用物理天平准确称衡出物体的质量。

4、能够计算各直接测量值不确定度和间接测量值不确定度。

5、分析实验误差来源，提出减少误差的措施和方法。

三、教学重点和难点1、物理天平的调节和使用。

2、电流量热器温度的测量。

四、教学方法课堂讲授、课堂演示、向同学提问、与同学一起讨论、实际操作相结合。

五、讲授内容（约20分钟）1、物质比热容的定义（提问）。

物质的比热容定义为单位质量的物质温度升高1K 时所吸收的热量，其单位为11--⋅⋅k kg J2、电流量热器法测定液体比热容的原理（讲授）。

1）电流量热器的结构（结合示意图），量热系统由哪几部分所构成（讲授）。

它是一个严格的孤立系统吗（提问）。

如果不是，如何保证它接近是一个孤立系统（讨论）。

量热器结构如教案中图一所示，1和2为铜电极，3为加热电阻丝，待测液体4盛于玻璃内筒6之中，8为泡沫绝热层，9为绝热盖板，10为搅拌器。

由于内筒被绝热层8和绝热盖板9隔开，故被测液体、内筒、铜电极、搅拌器所构成的量热系统与外界由热传导和空气对流所产生的热量交换很小，又由于量热器外壳为光滑金属表面，发射或吸收热辐射的能力较低，可以认为量热系统和外界因辐射所交换的能量也很小。

因此在实验中，量热系统可以近似当作一个孤立系统。

液体比热容的测定一、实验目的:1) 冷却法测定液体的比热容，并了解比较法的优点和条件；2） 最小二乘法求经验公式中直线的斜率;3） 用实验的方法考察热学系统的冷却速率同系统与环境间温度差的关系.二、实验原理：由牛顿冷却定律知,一个表面温度为θ的物体，在温度为0θ的环境中自然冷却（θ〉0θ)，在单位时间里物体散失的热量t q δδ与温度差(θ〉0θ）有下列关系：t q δδ= k （θ〉0θ) 当物体温度的变化是准静态过程时，上式可改写为：t q δδ = sC k （θ〉0θ ） （1） (1)式中tq δδ为物体的冷却速率，s C 为物质的热容，k 为物体的散热常数,与物体的表面性质、表面积、物体周围介质的性质和状态以及物体表面温度等许多因素有关，θ和0θ分别为物体的温度和环境的温度，k 为负数，θ-0θ的数值应该很小,大约在1 0一1 5℃之间。

如果在实验中使环境温度0θ保持恒定（即0θ的变化比物体温度θ的变化小很多)，则可以认为0θ是常量，对式(1）进行数学处理，可以得到下述公式：㏑（θ-0θ） = s C k t + b（2）式中b 为（积分）常数。

可以将式(2）看成为两个变量的线性方程的形式： 自变量为t ，应变量为ln(θ—0θ),直线斜率为sC k ，本实验利用式（2)进行测量,实验方法是：通过比较两次冷却过程，其中一次含有待测液体,另一次含有已知热容的标准液体样品,并使这两次冷却过程的实验条件完全相同,从而测量式（2）中未知液体的比热容.在上述实验过程中,使实验系统进行自然冷却，测出系统冷却过程中温度随时间的变化关系，并从中测定未知热学参量的方法，叫做冷却法；对两个实验系统在相同的实验条件下进行对比，从而确定未知物理量，叫做比较法。

比较法作为一种实验方法，有广泛的应用。

利用冷却法和比较法来测定待测液体(如饱和食盐水)的热容的具体方法如下：利用式(2）分别写出对已知标准液体（即水）和待测液体（即饱和食盐水)进行冷却的公式，如下： ln w )(0θθ- = ''sC k t + b ’ （3） ln s )(0θθ- = ""sC k t + b ” (4） 以上两式中C s '和C s "分别是系统盛水和盐水时的热容。

液体比热测量
1、服务范围
温度范围：-30 ℃~350 ℃；
压力范围：0.1~20 MPa；
流动性良好的各类流体。

2、测量方法
流动型法。

3、样品种类
可测量的液体种类包括各种极性和非极性流体的纯质及混合物：
⚫油品：导热油、汽油、煤油、柴油、润滑油、变压器油、压缩机油、冷冻机油、硅油、植物油等；
⚫纳米流体：氧化铝纳米流体、石墨纳米流体、Fe3O4纳米流体等；
⚫冷冻液：乙二醇、丙三醇、乙醚、四氯化碳、少数碳氢化合物；
⚫制冷剂：R134a、R12、R22、R123、二甲醚等；
⚫化学试剂：水、甲苯、醇类、离子液体等；
⚫悬浊液：中草药萃取液等。

4、典型测试
利用TC3100L导热系数仪和TC3200L导热系数仪，研究了某航空煤油在常压下、243K~453K温度区间内的导热系数以及20℃下、0.1 MPa ~26 MPa压力范围内的导热系数，获得如下实验结果。

从中可以看到，随着温度的升高，航空煤油的导热性能时降低的；随着压力的升高，航空煤油的导热性能增大的。

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