实验3-3测定水的汽化热

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1、实验3.3测定水的汽化热［目的］1.川混合法测定水的汽化热.2.学AI使用集成电路温度传感器.［原理］物质由液态叫气态转化的过程称为汽化，液体的汽化有蒸发和沸腾两种不M的形式.不论何种汽化形式，它的物理过程都是液体中一些热运动动能较人的分子离表而成为气体分了，而随着这些热运动较大分了•的逸出，液体的温度将要下降，若要保持温度不变，在汽化过程屮就要供给热景.通常定义在一定压强下，单位物质从液相转变为同温度气相过程中所吸收的热量称为该物质的比汽化热.液体的比汽化热不似和液体的种类有尖，而且和汽化时的温度压强有关，因为温度升高，液相中分

2、子和气相中分子的能餅差别将逐渐减小，因而温度升高液体的比汽化热减小.物质由气态转化为液态的过程称为凝结，凝结吋将释放出在同一条件K汽化所吸收的相同的热景，因此，可以通过测景凝结时放出的热景来测景液体的比汽化热.木实验采用混合法测定水的比汽化热.方法是将烧瓶中接近ioor的水蒸汽，通过短的玻璃管和一段短橡皮管（或乳胶管）插入到量热器内简中.如果水和量热器内简的初始温度为0°c,而质量为m的水蒸汽进入量热器的水中被凝结成水，当水和量热器内简温度均一吋，其温度值为巧'C,那么水的比汽化热可由下式得到：ML+-巧）=（mcw+%cA1+/

3、^cA1）-（^2-0、）（3.3-1）式中，水的比热容；m为原先在S热器中水的质S;为铝的比热容；叫和m2分别为铝量热器和铝搅拌器的质量；仏为水蒸汽的温度；L为水的比汽化热.上述讨论足假定景热器与外界无热景交换吋的结论.实际上只要奋温度的差异就必然要有热交换存在，因此必须考虑如何防止散热或对散热进行修正.本实验巾热M的散失主要足蒸汽通入盛有水的量热器屮，混合过程屮景热器向外散失的热景，由此造成混合前水的初温与混合后水的终温不易测准.为此，根据牛顿冷却定律来修正温度.W方法如下：在实验中作出水的温度-时间曲线，如图3.3-1中的所

4、示，段表示混合前量热器及水的缓慢升温过程（由于其湓度比室溫低引起的）：段表示混合过程；CD段表示浞合后的冷却过程.过G点作与吋间轴麵直的一条直线交AS、CD的延长线于£和厂点，使面积与面积CFG相等，这样，£和Z7点对应的温度就足热交换进行无限快时的温度，即没冇热fi散失时混合前、后的初温A和终温沒:.03.3-1［装置介绍］集成电路溫度传感器AD590是由多个参数相M的三极管和电肌组成（见阁3.3-2）.当该器件的两引出端加有某一直流工作电压吋（一般工作电压可在4.5V〜20V范围内），如果该温度传感器的温度升高或降低1°C，那

5、么传感器的输出电流就增加或减少1A.它的输出电流的变化与溢度变化满足如下矢系：I=B.0+A（3.3—2）/为AD590的输出电流,单位

6、iA;<9单位为°C,B为斜率，A为摄氏零度时的电流伉，该伉恰好与冰点的热力学温度273K相对极（实际使用时，/、V:放在冰点温度吋进行确定）.利川AD590集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计.在通常实验时，采取测S取样电阻上的电压求捋电流/，本实验中/?=1000Q.测定水的汽化热的实验装置如阁3.3-3所示.图3.3-3实验装置图1烧瓶盖2烧瓶3通汽玻璃管4托盘5电炉6绝

7、热板7橡皮管8呈热器外壳9绝热材料10呈热器内简11钔搅拌器12AD59013溢控和测蛍仪衣［实验内容］1.用天平秤量热器铝质内简和搅拌器的质量m^m2,然后在量热器内简中加一定量的水和冰块，再秤出盛有冰水的M热器内简和搅拌器的质M减去Wl+/n2得到冰水的质景2.将盛存水的烧瓶加热，开始加热时可以通过温控电位器顺时针调到底，此时瓶盖移去，使低于沸点的水蒸汽从瓶口逸出.当烧瓶内水沸腾时町以巾温控器调节蒸汽喷出速度，使之适度.水蒸汽的温度沒3由实验室给出.3.将内筒(内筒屮的冰已全部溶化为水)放还朵热器内再放在水蒸汽管下，使通汽橡皮

8、管插入水十约lcm深，这吋开始计吋，人约隔1min记一次温度，通气前测5次.4.接着把瓶盖盖好继续让水沸腾14景热器的水屮通蒸汽卯搅拌景热器内的水，人约隔20s记一次温度，通汽时间长短以尽町能使虽热器中水的末温度与室温的温差同室温与初溫差值相近为宜.5.停止电炉通电，并打开瓶盖不再向量热器通汽，继续搅拌量热器A简的水，2min后人约瞞lmin记一次温度，5min后停止.6.再一次秤量fll量热器内简水的总质量经过计算，求得景热器屮水蒸汽的质量将所测数掘记入丧3.3-1.7.做沒一z曲线，进行散热修正，确定A和久的值，可用计算机处理

9、.8.将所得到的测量结果代入(3.3-1)式，求得水在温度久吋的比汽化热.9.如冇时间，重fi以上步骤，再做一遍.将所得数据记入表3.3-2.选取与公认值敁接近的一•组计算不确定度.10.由于测呈值均为单次测虽，故各被测S的不确定度为B类不确定度，