北航物理实验研究性报告热学系列实验测量冰的熔解热实验和电热法测量焦耳热功当量实验

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1、北京航空航天大学基础物理实验研究性报告北航物理实验研究性报告热学系列实验——测量冰的熔解热实验电热法测量焦耳热功当量实验第一作者：王尼玛学号：100311xx第二作者：杨尼美学号：100311xx班级：10032717北京航空航天大学基础物理实验研究性报告目录目录2摘要3一、实验目的3二、实验原理3实验1．测量冰的熔解热实验：3实验2．电热法测量焦耳热功当量实验：8三、实验仪器10四、实验步骤10实验1．测量冰的熔解热实验：10实验2．电热法测量焦耳热功当量实验：11五、数据记录与处理12实验1．测量冰的熔解热实验：12实验2．电热法测量焦耳热功当量实验：14六、讨论与总

2、结161、误差分析162、总结体会16七、参考资料1717北京航空航天大学基础物理实验研究性报告摘要本系列包括测量冰的熔解热、电热法测量焦耳热功当量两个实验。测量冰的熔解热实验涉及热学实验的若干基本内容，具有热学实验绪论的性质，无论在实验原理和方法（混合量热法和孤立系统、冷却定律和修正散热、测温原理等），仪器构造和使用（量热器、温度计等），操作技巧（搅拌、读温度等）和参量选择（水、冰取多少为宜，温度如何选择等），都对热学实验有普遍的意义。电热法测量焦耳热功当量实验室证明能量守恒和转换定律的基础实验。焦耳从1840年起，花费了几十年的时间做了大量实验，论证了传热和作功一样，

3、是能量传递的一种形式；热功当量是一个普适常数，与作功方式无关，从而为能量守恒和转换定律的确立奠定了坚实的实验基础。一、实验目的1、熟悉热学实验中的基本问题——量热和计温；2、研究电热法中作功与传热的关系；3、学习两种进行散热修正的方法——牛顿冷却定律法和一元线性回归法；4、了解热学实验中合理安排实验和选择参量的重要性；5、熟悉热学实验中基本仪器的使用。二、实验原理实验1．测量冰的熔解热实验：（1）一般概念一定压强下晶体物质溶解时的温度，也就是该物质的固态和液态可以平衡共存的温度，称为该晶体物质在此压强下的熔点。单位质量的晶体物质在熔点是从17北京航空航天大学基础物理实验研

4、究性报告固态全部变为液态所需的热量，叫做该晶体物质的溶解潜热，亦称熔解热。本实验用混合量热法来测定冰的熔解热。其基本做法是：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，是可由其温度的改变和热容C。计算出来的，即Q=CT,因此，待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。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、测量以及实验操作等各方面去保证。如果这样做以后，实验过程中与

5、外界的热交换热不能忽略，就要进行散热或吸热修正。温度是是热学中的一个基本物理量，量热试验中必须测量温度。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各处温度达到均匀。用温度计的指示值代表系统温度，必须使系统雨温度计之间达到热平衡。（2）装置简介为了使实验系统（包括待测系统与已知其热容的系统）成为一个孤立系统，本实验采用了量热器。热量传递有3种方式：传导、对流和辐射。因此，热学实验应使系统与环境之间的传导、对流和辐射都尽量减小，量热器可以近似满足这样的要求。量热器的种类有很多，随测量的目的、要求、测量精度的不同而异，最简单的一种如图所示，它由良导体做成的内筒

6、放在一较大的外筒中组成。通常在内筒中放水、温度计及搅拌器，它们（内筒、温度计、搅拌器及水）连同放进的待测物体就构成了我们所考虑的（进行实验的）系统，内筒、水、温度计和搅拌器的热容是可以计算出来或实测得到的，在此基础上，就可以用混合法进行量热实验了。1—温度计；2—带绝热柄的搅拌器；3—绝热盖；4—绝热架；5—空气；6—表面镀亮的金属外筒；7—表面镀亮的金属内筒内筒置于一绝热架上，外筒用绝热盖盖住，因此空17北京航空航天大学基础物理实验研究性报告气与外界对流很小，又因空气是不良导体，所以内、外筒靠传导方式传递的热量同样可以减至很小，同时由于内筒的外壁及外筒的内外壁都电镀的十

7、分光亮，使得它们发射或吸收辐射热的本领变得很小，于是实验系统和环境之间因辐射而产生的热量传递也得以减小，这样的量热器就可以使实验系统粗略地接近于一个孤立系统了。（3）实验原理若有质量为M,温度为T的冰（在实验室环境下其比热容为c，熔点为T），与质量为m，温度为T的水（比热容为c）混合，冰全部溶解为水后的平衡温度为T，设量热器的内筒和搅拌器的质量分别为m、m，比热容分别为c、c，温度计的热容为。如果实验系统为孤立系统，将冰投入盛水的量热器中，则热平衡方程式为cM(T-T)+ML+cM(T-T)=(cm+cm+cm+)(T-T)（