实验2 热功当量的测量.doc

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1、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。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，在时间内，电场力做功为：A=UI（11—1）如果这些功

2、全部转化为热，使盛水的量热器系统的温度从升高到T，则系统吸收的热量为：(11-2)式中、、、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，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（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-(1

3、1-5)求的方法如下。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：（11-6）式中K是散热系数，与系统的表面状况及热容有关。假若环境温度是不变的，则上式可写为：（11-7）实验时，选择系统自然冷却后的某时刻t=0，温度为，经过时间t后温度为，则由（11-7）式积分，并代入上述条件，得：（11-8）将K代入（11-6）式可算出每分钟系统散热而降低的温度近似等于：（11-9）实验过程中每隔一分钟记下系统在加热过程中的温度T、T、T、……。以、、……作为第

4、1、2、3…分钟的平均温度，根据（11-9）式可以求出第1、2、3…分钟内由于散热而降低的温度d,d,d…，这样，第1、2、3、…分钟末由于散热而导致温度损失、、、……为：=d=d=d……[实验内容]1．用物理天平测出量热器内筒质量m,搅拌器的质量m，接线柱及电阻丝的质量m,在量热器内筒中加水，测出其质量m,则水的质量m为：m=m-m2．按图11-1连接好电路，接通电源，同时按下停表计时，记下开始时的环境温度和系统的温度T，以后每隔一分钟记录一次水温，直至水温比室温高约10C左右。在此过程中必须不停的、均匀地，

5、轻轻地对系统进行搅拌，并记录电压U和电流I。3．断开电源，记下加热时间，隔一段时间后记下系统达到的最高温度，同时再记录一次室温。当系统自然冷却时，每隔一分钟记录一次系统的温度T。4．测量温度计在水中部分体积V（方法同实验10）5．计算热功当量。[思考题]1．实验应满足哪些条件？2．如何用作图法求K值？3．以下因素使测量结果是偏大还是偏小？1）接线柱一部分露在外面；2）偏低；3）实验中有水溅出；4）不进行散热修正。