实验 冰的熔解热的测定(-)

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1、测定冰的熔解热-95-实验九测定冰的熔解热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。1克质量的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的热量，叫做该晶体的熔解潜热，亦称熔解热。本实验用混合量热法来测定冰的熔解热。它的基本作法是：把待测的系统A和一个已知其热容的系统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和热容Cs计算出来的，即Q=Cs，因此，待测系统在实验过程中所传递

2、的热量也就知道了。由此可见，保持系统为孤立系统，是混合量热法所要求的基本实验条件。这要从仪器装置、测量方法以及实验操作等各方面去保证。如果实验过程中与外界的热交换不能忽略，就要作散热或吸热修正。温度是热学中的一个基本物理量。量热实验中必须测量温度。一个系统的温度，只有在平衡态时才有意义，因此计温时必须使系统温度达到稳定而且均匀。用温度计的指示值代表系统温度，必须使系统与温度计之间达到热平衡。[二]实验内容一、实验目的：测定冰的熔解热-95-1、了解热学实验中的基本问题——量热和计温；2．一种粗略修正散热的方法；3．进行实验安排和参量选

3、择。二、实验仪器：量热器、物理天平、水银温度计(0-50.00℃及0-100.00℃各一支)、量筒、玻璃皿、冰、秒表、干拭布等。三、实验原理：若有M克T1℃的冰（设在实验室环境下其熔点为T0℃）与m克T2℃的水混合。冰全部熔解为水后的平衡温度为T3℃。设量热器的内筒和搅拌器的质量分别为m1、m2，比热容分别为C1、C2。温度计的热容为．已知冰的比热容(-40℃—0℃)为0.43cal/g·℃。如果实验系统为孤立系统，将冰投入盛有T2℃水的量热器中，则有：0.43M(T0-T1)+ML+M(T3-T0)=(mc0+mlcl+m2c2+)

4、(T2-T3)式中L为冰的熔解热。取水的比热容c0为1ca1／g·℃在我们实验室条件下，冰的温度可认为是O℃,即T1=0℃，冰的熔点也可以认为是0℃，即T0=0℃,所以冰的熔解热L=(mc0+mlcl+m2c2+)(T2-T3)-T3。从上式可见，内筒、搅拌器和温度计的热容的效果，是相当于水的质量增加(mlcl+m2c2+)，而用一热容为零的量热器。我们把(mlcl+m2c2+)叫作量热器的水当量，以m′表示，其量纲与热容量同。于是有：L=(m+m′)(T2-T3)-T3。（2—13—1）测定冰的熔解热-95-温度计是由玻璃和水银制成

5、的，玻璃的比热容为0.19cal／g·℃，密度约为2.5g／cm3。水银的比热容为0.033cal／g·℃，密度为13.6g／cm3。因而1cm3玻璃的水当量等于0.19×2.5=0.47cal／g·℃1cm3水银的水当量等于。0.33×13.6=0.45cal／g·℃故通常计算水银温度计的水当量只须求得浸入液体部分的体积V，然后乘以0.46，即=0.46vcal／℃（2—13—2）因此m′=mlcl+m2c2+0.46V。（2—13—3）m′求得后，便能由（2—12—1）式求得L了。V的单位是cm3。为了尽可能使系统与外界交换的热量

6、达到最小，除了使用量热器以外，在实验的操作过程中也必须予以注意。例如不应当直接用手去把握量热器的任何部分；不应当在阳光的直接照射下或空气流动太快的地方(如通风过道，风扇旁等)进行实验；冬天要避免接近火炉或暖气旁作实验等。此外，由于系统与外界温度差越大时，在它们之间传递热量越快多时间越长，传递的热量越多。因此在进行量热实验时，要尽可能使系统与外界温度差小，并尽量使实验过程进行得迅速。测定冰的熔解热-95-尽管注意到了上述的各个方面，但除非系统与环境的温度时时刻刻完全相同，否则就不可能完全达到绝热的要求。因此，在作精密测量时，就需要采用一

7、些办法来求出实验过程中实验系统究竟散失或吸收了多少热量。在系统与环境温度差不大时，这种修正是根据牛顿冷却定律来进行的。一个系统的温度如果高于环境温度，它就要散失热量。实验证明，当温度差相当小时（约为不超过10℃~15℃），散热速度与温度差成正比。此即牛顿冷却定律。用数学形式表示可写成：（2—13—4）这里是系统散失的热量，是时间间隔，K是一个常数（称为散热常数），与系统表面积成正比并随表面的吸收或发射辐射热的本领而变，T、分别是我们所考虑的系统及环境的温度，称为散热速率，表示单位时间内系统散失的热量。本实验中，我们介绍一种根据牛顿冷却

8、定律粗略修正散热的方法。已知当T>时，>0，系统向外散热；当T<0时，<0，系统从环境吸热。我们可以取系统的初温T2>终温T3<，以设法使整个实验过程中系统与环境间的热量传递前后彼此抵消。考虑到实验中的具体情况，在刚投入