用混合法测固体的比热容

1、实验目的实验目的 掌握用混合法测固体的比掌握用混合法测固体的比热容热容 了解外推法散热的修正原了解外推法散热的修正原理理实验原理实验原理比热容：一克质量的物质，温度每升高（或降低）比热容：一克质量的物质，温度每升高（或降低）1 1 所吸收所吸收（或放出）的热量为该物质的比热容。单位：焦（或放出）的热量为该物质的比热容。单位：焦/ /（千克（千克 度）。度）。混合法测固体的比热容：高温物体与低温物体在绝热容器内混混合法测固体的比热容：高温物体与低温物体在绝热容器内混合，高温物体放出的热量将全部被低温物体吸收，最后达到同合，高温物体放出的热量将全部被低温物体吸收，最后达到同一温度（平衡温度）。一温

2、度（平衡温度）。例：例：质量为质量为mm克的铝块，温度克的铝块，温度 t t1 1 ，迅速放到量热器内筒温度，迅速放到量热器内筒温度 t t2 2 的水中：的水中：铝块：放热而降温铝块：放热而降温水，量热器和搅拌器：吸热而升温水，量热器和搅拌器：吸热而升温 平衡温度为 t: )(1ttmcx)(2111ttmc)(2222ttmc铝块放出的热量：水吸收的热量： 量热器吸收的热量：)(2333ttmc忽略温度计吸收的热量，根据热交换定律：321式中： mcx,11,mc22,mc33,mc被测物体的比热容和质量 水的比热容和质量 量热器的比热容和质量 搅拌器的比热容和质量 )()(1233221

3、1ttmttmcmcmccx得到： 实验仪器实验仪器量热器、天平、铝（铜）块、电炉、停表、搅拌器、冰块、温度计两支量热器、天平、铝（铜）块、电炉、停表、搅拌器、冰块、温度计两支（0-50.00 0-50.00 和和 0-100.0 0-100.0 各一支）各一支）金属外筒金属内筒绝热盖绝热架温度计搅拌器 量热器量热器量热器内筒置于绝热架上，外筒用绝热盖盖上，内外筒之间有绝热材料，量热器内筒置于绝热架上，外筒用绝热盖盖上，内外筒之间有绝热材料，内外筒间热传导极少，热辐射和吸收热辐射也极少，可认为是孤立系统内外筒间热传导极少，热辐射和吸收热辐射也极少，可认为是孤立系统实验步骤实验步骤先将烧杯盛水置

4、于电炉上加热，用天平称出铝块的质量先将烧杯盛水置于电炉上加热，用天平称出铝块的质量mm，用线，用线拴住铝块，投入烧杯中加热。拴住铝块，投入烧杯中加热。用天平称出干的量热内筒质量用天平称出干的量热内筒质量 mm2 2 和搅拌器质量和搅拌器质量 mm3 3。用量杯盛水若用量杯盛水若250ml250ml倒入量热器内筒，再用天平称出总质量倒入量热器内筒，再用天平称出总质量m(m(包括搅拌器），水的质量：包括搅拌器），水的质量：mm1 1=m-m=m-m2 2-m-m3 3。测量量热器中水的初温测量量热器中水的初温 t t2 2。待烧杯中水沸腾后，将铝块迅速投入量热器中，并不断搅拌，此待烧杯中水沸腾后，

5、将铝块迅速投入量热器中，并不断搅拌，此时水温不断升高，记下平衡温度，即为终温时水温不断升高，记下平衡温度，即为终温t t。根据公式求出根据公式求出 c cx x。用外推法确定水的初温和末温用外推法确定水的初温和末温步骤同前。步骤同前。步骤同前。步骤同前。量热器内筒装入适量的冷水，然后再加入适量的冰块，总量为量热器内筒装入适量的冷水，然后再加入适量的冰块，总量为250ml250ml左右。再用天平称出总质量左右。再用天平称出总质量m”m”，冰水混合的质量为：，冰水混合的质量为：mm1 1=m”-m=m”-m2 2- -mm3 3。等冰块熔化后，将温度计插入内筒观察温度变化。此时温度应在。等冰块熔化

6、后，将温度计插入内筒观察温度变化。此时温度应在室温以下。室温以下。将温度计（将温度计（0-50 0-50 ）插入内筒的冰水中，仔细观察温度变化，并每隔）插入内筒的冰水中，仔细观察温度变化，并每隔一分钟记一次温度的读数。待水温升高到比室温低一分钟记一次温度的读数。待水温升高到比室温低4 4 左右时，迅速左右时，迅速将铝块从沸水中取出投入量热器中，同时搅拌，将铝块从沸水中取出投入量热器中，同时搅拌， 观察水温变化，每隔一分钟记一次观察水温变化，每隔一分钟记一次 温度的读数。共计温度的读数。共计6-86-8分钟。分钟。5. 5. 数据作图。外推出数据作图。外推出T TF F与与T TE E ， 分别

7、为修正后水的终温与初温。分别为修正后水的终温与初温。t (min)T ABCDEFG外推法的散热修正原理及作图步骤外推法的散热修正原理及作图步骤 高温物体投入水中达到平衡时需要时间，量热器有部分热量传给外界高温物体投入水中达到平衡时需要时间，量热器有部分热量传给外界而耗散掉，因此实测终温不是理论计算中的终温。为减小误差，必须进行而耗散掉，因此实测终温不是理论计算中的终温。为减小误差，必须进行修正，这种修正称散热修正。修正，这种修正称散热修正。 在温度在温度时间坐标中，数据曲线如上图所示，时间坐标中，数据曲线如上图所示，ABAB段为外界供热冰水段为外界供热冰水温度上升阶段，温度上升阶段，CDCD

8、段为高温物体投入稳定后向外散热温度下降部分。段为高温物体投入稳定后向外散热温度下降部分。T TB B、T TC C为水的实际初温与终温。为水的实际初温与终温。作图步骤：作图步骤： 在实测曲线在实测曲线BCBC间找一点间找一点G G，过，过G G作一垂直于坐轴的直线，它与作一垂直于坐轴的直线，它与ABAB和和CDCD的延长线交于的延长线交于E E和和F F点，点，G G的位置应使的位置应使FGCFGC和和EGBEGB所围的面积相等，所围的面积相等，T TF F、T TE E分别为修正后水的终温和初温。分别为修正后水的终温和初温。修正温度是将修正温度是将ABAB和和CDCD向外延长得到，此方法称为外推法。向外延长得到，此方法称为外推法。注意事项注意事项把铝块取出投入到量热器中时，动作要快，尽量不带水进去。把铝块取出投入到量热器中时，动作要快，尽量不带水进去。实验前先认清温度计的刻度分布，读数准确、迅速。勿折断温度计。实验前先认清温度计的刻度分布，读数准确、迅速。勿折断温度计。温度计插入量热器水中尽可能深一些，但不碰被测物。温度计插入量热器水中尽可能深一些，但不碰被测物。思考题思考题冰的选择为什么要适当？过多、过少有什么不好？冰的选择为什么要适当？过多、过少有什么不好？实验过程为什么要搅拌？实验过程为什么要搅拌？系统的终温由什么