金属线胀系数和冰的溶解热

1、B1实验课实验课热学类实验热学类实验热学实验需要考虑实验的具体先后步骤，因此课热学实验需要考虑实验的具体先后步骤，因此课前预习很重要；另外由于各热学量与环境相关，前预习很重要；另外由于各热学量与环境相关，因此热学实验需要记录实验环境参数（温度，干因此热学实验需要记录实验环境参数（温度，干湿度，气压等）。湿度，气压等）。实验项目：实验项目：1 1、金属线胀系数的测定、金属线胀系数的测定 2014-2015学年第二学期学年第二学期金属线胀系数的测定金属线胀系数的测定 主要实验内容：主要实验内容：用光杠杆放大法对金属丝的线胀系数进行用光杠杆放大法对金属丝的线胀系数进行测定测定 。固体受热后其长度的增

2、加称为线膨胀。在一定的。固体受热后其长度的增加称为线膨胀。在一定的温度范围内，原长为温度范围内，原长为l的物体，受热后其伸长量与的物体，受热后其伸长量与l成正比，成正比，与温度的增加量近似成正比。与温度的增加量近似成正比。 主要原理为：主要原理为：金属的线胀系数金属的线胀系数返回返回数据处理数据处理：1、计算不确定度、计算不确定度2、用作图法及最小二、用作图法及最小二乘法求直线率及线胀系乘法求直线率及线胀系数，比较测量结果。数，比较测量结果。tll实验内容和要求：实验内容和要求：1、要求从室温测量到、要求从室温测量到90度，最好每隔度，最好每隔5度测一次望远镜中尺子度测一次望远镜中尺子的刻度，

3、升温和降温各记录至少的刻度，升温和降温各记录至少10个数据。个数据。2、分别由升温和降温测的数据采用逐差法计算出金属的线胀系、分别由升温和降温测的数据采用逐差法计算出金属的线胀系数数,并与标准值比较计算百分误差并与标准值比较计算百分误差(1.6710-5/)。3、做望远镜中尺子读数、做望远镜中尺子读数n和温度计读数和温度计读数t的的n-t曲线图，曲线实曲线图，曲线实际上可由际上可由ni=Ati+B,表示，其中表示，其中 A=2LD/d.所以求出曲线的斜率所以求出曲线的斜率即可求出线胀系数。即可求出线胀系数。4.光杆杆常数光杆杆常数d用游标卡尺测量五次用游标卡尺测量五次,平面镜到望远镜标尺距离平

4、面镜到望远镜标尺距离D和金属杆初始长度和金属杆初始长度l各测量一次，其误差取相应测量工具的精度各测量一次，其误差取相应测量工具的精度误差作为最终的误差估计。误差作为最终的误差估计。注意事项：注意事项：1、温度计的保护，温度计上的螺丝拧紧，以免温度计掉入加温、温度计的保护，温度计上的螺丝拧紧，以免温度计掉入加温内筒。内筒。2、整个测量过程不能移动或触碰光杠杆。、整个测量过程不能移动或触碰光杠杆。3、注意望远镜中看到的标尺示数是在标尺、注意望远镜中看到的标尺示数是在标尺0刻度的上方还是下刻度的上方还是下方，以免读数时出错。方，以免读数时出错。4.加温时最高温度不应超过加温时最高温度不应超过95摄氏

5、度，摄氏度， 90摄氏度时停止加热。摄氏度时停止加热。熔解热概念：熔解热概念：一定压强下晶体一定压强下晶体开始熔解时的温度，称为该晶体开始熔解时的温度，称为该晶体在此压强下的熔点。在此压强下的熔点。1克质量的克质量的某种晶体熔解成同温度的液体所某种晶体熔解成同温度的液体所吸收的热量，叫做该晶体的熔解吸收的热量，叫做该晶体的熔解潜热，亦称熔解热。实验涉及热潜热，亦称熔解热。实验涉及热平衡方程的使用。平衡方程的使用。 本实验就是根据热平衡原理，用混合法来测定本实验就是根据热平衡原理，用混合法来测定冰的溶解热。冰的溶解热。)()()0(12212TTVmmcmcTMcML铜水水MTMcTTVmmcm

6、cL)0()()(21221水铜水若将若将M克克0的冰与的冰与m克克T1 的水进行混合，冰全部融化为水时的温度的水进行混合，冰全部融化为水时的温度为为T2 ，内筒质量，内筒质量m1,比热容为比热容为c1，搅拌器的质量为，搅拌器的质量为m2，比热为，比热为c2，温，温度计的热容为度计的热容为，若为孤立系统，根据热平衡方程，若为孤立系统，根据热平衡方程Q吸吸=Q放放，则冰的熔，则冰的熔解热解热L计算公式：计算公式：冰的溶解热冰的溶解热冰全部融化为水时的温度冰全部融化为水时的温度热水的温度热水的温度温度计泡入温度计泡入水中的体积水中的体积2212122121)(TTMMTTTTVVmmmmmmMML

7、L误差公式：误差公式：测量公式：测量公式： 虽然尽量保持系统孤立，仍不可能完全达到绝热的要求，虽然尽量保持系统孤立，仍不可能完全达到绝热的要求，因此，就需要求出系统散失或吸收的热量，从而对结果进行修因此，就需要求出系统散失或吸收的热量，从而对结果进行修正。正。 牛顿冷却定律：若系统温度高于环境温度，系统就要散失热牛顿冷却定律：若系统温度高于环境温度，系统就要散失热量。当温度差相当小时（小于量。当温度差相当小时（小于10-15），散热速率与温度差），散热速率与温度差成正比，即：成正比，即：实验系统散热的修正实验系统散热的修正) )K K( (T Tt tq q 根据牛顿冷却定律修正散热。温度根据

8、牛顿冷却定律修正散热。温度从从T2到到T3，系统与环境交换的热量：，系统与环境交换的热量： 若若SA=SB，则系统对外界的吸热和散热，则系统对外界的吸热和散热就可以相互抵消。就可以相互抵消。 这种修正方法，要求水的初温大于环这种修正方法，要求水的初温大于环境温度（境温度（T2环环），末温比环境温度低），末温比环境温度低（T3环环，T3环环。冰冰1 1冰冰平平3 3水水平平3 3水水2 2搅搅筒筒铜铜水水水水冰冰T Tc cT T c c) )T T ) )( (T T m mc cm m( (c cM M1 1L L 3342 2TTTTT 33322 2TTTTTT1. 1. 称量质量和测量

9、温度。称量质量和测量温度。2. 2. 记录投冰前后水温随时间的变化曲线。记录投冰前后水温随时间的变化曲线。 投冰前每隔投冰前每隔6060秒测一个系统温度，测秒测一个系统温度，测5-85-8个点。个点。投冰后每隔投冰后每隔3030秒测一个系统温度，测秒测一个系统温度，测5-85-8个点，待末温基本稳个点，待末温基本稳定读出定读出3 3个数据比较合适。个数据比较合适。3. 3. 注意事项：注意事项：实验内容实验内容l水初温大于环境温度约水初温大于环境温度约10-1510-15，末温小于环境，末温小于环境 温度。温度。l曲线连续，时间不可间断。记好投冰的时间。曲线连续，时间不可间断。记好投冰的时间。l实验中要轻轻搅拌。实验中要轻轻搅拌。5、测量要点、测量要点（1）从投冰前5、6分钟开始测水温，每60S测一次。（2)在投冰快速冷却过程中，每30S测一次,