冰的熔解热实验报告

1、大学物理实验报告 课程名称： 物理设计类实验 实验名称： 冰的熔解热的测定 学院： 专业班级： 学生： 学号： 实验地点： 座位号： 实验时间： 第八周星期三下午十五时四十五分开始 一、实验目的：1、理解冰的熔解热测量实验的设计原理及实验所必须具备的条件。2、掌握用混合量热法测定冰的比熔解热的。3、学会用图解法估计和消除系统散热损失的修正方法。4、熟悉数字温度计及水银温度计的使用。二、实验原理：单位质量的固体物质在熔点时从固态全部变成液态所需的热量，称为该物质的比熔解热，一般用 L 来表示。实验时将质量为 m1 克 0的冰投入盛有 m2 克 T1水的量热器筒中，设冰全部熔解为水后平衡温度为 T

2、2，设量热器筒、搅拌器的质量分别为 m3、 m4，其比热容分别为 C1、C2 和水的比热容为 C0。根据混合量热法的原理，冰全部熔解为同温度（0）的水以及其从 0升到 T2过程中所吸收的热量等于其余部分（水 m1、量热器筒 m3、搅拌器 m4）从温度 T1降到 T2时所放出的热量，有(m2c0 + m3c1 + m4c2 )(T1 -T2 ) = m1L + m1T2C0-(1) 冰的熔解热的实验公式L=1/m1(m2c0+m3c1+m4c2)(T1-T2)-T2C0-（2） 式中水的比热容 C0=4.18×103J/kg。本实验“热学系统”依据混合量热法测量冰的熔解热，必须在系统与

3、外界绝热的条件下进行实验。为了满足此条件，从实验装置、测量方法和实验操作等方面尽量减少系统与外界的热交换。但由于实际上往往很难做到与外界完全没有热交换，因此，必须研究如何减少热量交换对实验结果的影响，也就是在实验中，要进行散热修正，使系统的散热与吸热相互抵消。牛顿冷却定律指出，当系统与环境的温度差不大（不超过 1015）时，单位时间该系统与周围交换的热量Q/t近似与温度差成正比，其数学式为Q/t=k(T-T0)式中T为系统的温度，T0为环境的温度，k为散热系数，只与系统本身的性质有关。由此可知，用混合量热法测冰的熔解热时，应尽量让室温处在水的初、终温之间，使系统向外界吸、放的热量基本抵消。在实

4、验过程中，从混合前一段时间到混合后一段时间均记下温度和时间的关系，绘制 T-t 曲线，如图(1)中的实线部分。图中T1约为B点对应的水的初温，T2约为C点对应的系统平衡温度，我们用眼睛估寻一个温度q ，由它对应的 G 点绘制一条 EGF 直线平行于 T 轴，它与 BGC 线组成两个小面积 BGE 和 CGF。估寻的原则是这两个小面积相等。图(1)中由 T1 降温到q '过程是系统向环境散热：q 散= òt tBG k ( T - q ) d t 温度从q '降到 T2 过程是系统从环境吸热：q 吸 = òt tGc k ( T - q ) d tq吸 和 q

5、散 正是上述两个小面积，他们相等时便使交换的总热量正好为零。应该指出，由于冰块越溶越小，表面积也变小，交换热量速度变慢，所以 T-t 曲线上的 BC 段明显地不是直线，其斜率越来越小。 本实验对温度的测量采用精度为 1的水银温度计和数字万用表测温档。3、 实验仪器：保温杯一只、数字万用表、水银温度计、湿度计一只，药物分析天平1台（最小分度值2克），吸水纸、水、冰足量、电子秒表一只。四、实验容和步骤：1. 测出量热器筒的质量和搅拌器的质量。2. 测出室温Tr。3. 配制温水，水温高于室温左右。4. 测出温水的质量m2，其水位约为筒高度的三分之二。5. 当水温高于室温左右时测自然降温曲线（）段,

6、每1分钟记录一次温度值。6. 尽快投冰，用搅拌器不断轻轻搅拌，每记录一次温度值，直到温度不再下降。7. 测自然升温曲线（段）, 每记录一次温度值。8. 测出冰块的质量m1。9. 自己拟定数据记录表格，记录测量数据。10. 用坐标纸作图，用查小方格个数的方法确定面积，求出T1、T2，求出冰的熔解热，并与标准值比较，求出相对误差，并进行误差分析。五、实验数据与处理：保温瓶、搅拌器、温度计质量M1（g）加水后M2（g）水溶解后M3（g）水质量M2-M1（g）冰质量M3-M2（g）408.6597.2647.2188.650.0加入热水后升温过程时间012345温度32.132.432.332.232

7、.132在5分钟时刻加入冰块，并在5分30秒第一次记录数据时间（s）03045607590105温度（摄氏度）3228.322191514.213时间（s）120135150165180195210温度（摄氏度）1211.811.611.411.211.211.2温度大概稳定后时间（s）240300360420480540温度（摄氏度）11.211.411.611.81212由数据可以作图：得T1=31.8摄氏度，T2=10.6摄氏度。由公式L=m2×C0T1-T2-m1T2C0m1得：L=2.90×105JKg相对误差：3.34×105-2.90×1053.34×105=13.2%六、误差分析：1.试验中，取得的水过满，导致有些热量从保温瓶盖散失，导致测得的熔解热偏小。2.在试验中，由于加入冰块时，不能及时测得数据，而温度下降是很快的，导致数据测量不及时。3.由于加入冰块时，温度下降过快，导致读数误差极大，往往没看清读数，示数就已经变化巨大，导致误差的出现。4.在作散热修正时，由于手工估计面积，导致T1、T2的误差也会特别大。七、个人实验经过：1.我在小组中负责计时和读示数工作。2.第一次实验由于加入冰后温度下降过快，导致计数读数和记时配合失误，导致加入冰后的计数出现重大失误，实验失败。3.第二次试验改进，加入稍少