液氮比汽化热与固体材料放热的测量星牛版本report

1、实 验姓同组名：班级：F0703028学号：5070309029指导老师：实验日期：Sep, 16, 2008-液氮比汽化热与固体材料放热的测量实验目的1.了解物质的比汽化热的概念和测量方法；2.了解固体材料定容比热容 与温度的关系，掌握固体材料放热的三种计算方法；3.了解虚拟仪器的概念和使用。实验原理1.汽化热物质由液态向气态转化的过程称为汽化，在汽化过程中，分子要克服分子与分子之间的而做功，因此要吸收一定的能量。宏观上表现为液体的温度下降。在一定压强下、保持温度不变时，质量的液体转化为气体所需吸收的热量，称为该物质的比汽化热 ，有：比汽化热与液体汽化时的温度有关。这是因为随着温度升高，液相

2、与汽相之间的差别逐渐减小的缘故。2.放热量 的计算1) 用焓差计算焓 是表示物质具有的一种能量的物理量，有：其中， 是物质的内能， 是压强， 是体积。对于固体来说， 的变化可以忽略不计，故通过计算焓差可以得到热量的变化。铜在不同温度时的比焓为：用比热容计算2)根据比热容的定义，只要知道了铜柱的比热容 和铜柱的质量，就可以计算出铜柱从室温降到液氮温度所放出的热量，即：在低温范围内，物质的比热容随温度的下降而减小。用德拜的固体比热容模型计算3)德拜的固体定容比热容模型能较好地反映出固体定容比热容与温度的变化规律。在德拜模型中，固体的内能可以表示为：其中， 是伽常数， 是常数， 是物质的德拜温度，可

3、由实验确定。上式，以摩尔为时，固体的内能与具体的物质种类无关。上式对 求偏导即得到德拜固体比热容 的表达式。对于金属来说，在极低范围时，电子对比热容的贡献不能忽略，从而德拜模型与实验值偏离较大。实验仪器砝码，称重传感器，保温杯，器，计算机，稳压电源，铜柱，温度计。实验数据、实验结果计算1.用砝码为传感器定标持续地在传感器上放入砝码，改变传感器上的重量，根据器反映的曲线，根据在不同重量下的电压示数来计算电压 与重量 的对应关系。曲线如下：783006.0279.6通过拟合，得到的重量与电压的关系表为：作 关于 的变化图：01030501002004001.1181.2181.3881.5511.

4、9772.8364.561由此可知，器上一个的示数对应的重量大约为。计算液氮的比汽化热2.由液氮的比汽化热计算公式：需要计算或测量的物理量有：液氮从升温到吸收的能量 （其在数值上等同于铜块放出的热量），在此过程中汽化的液氮的质量 。首先计算 。将装有液氮的盒放在传感器上，过一段时间后将铜块置于旁（不的重量变化浸入液氮中），接着将铜块拿走，然后再放入液氮中，如下图所示：器所在图中描出表示重量变化的折线：图中 AB 段表示将铜块置于旁时示数的增量，即铜块的质量。CD 段表示在将铜块放入液氮后，液氮加速汽化过程中由于吸收铜块放出的热量而汽化的液氮的质量。图中 A, B, C, D 四点的纵坐标分别为

5、：故铜块质量和汽化的液氮质量分别为：重复上述过程，的变化图以及相应的结果依次为：第二遍：ABCD2.5132.3452.4902.425第三遍：第四遍：（将铜块换为铝块，其它条件不变）接下来计算 。1) 用焓差计算通过查表，得知铜块在和时的比焓分别为：故有：2) 用德拜的固体比热容模型计算通过查表，得知铜块的德拜温度为：铜块的摩尔质量为：根据公式：有：综合以上数据，计算液氮的比汽化热。由公式：对于用焓差计算的 ，有：对于用德拜的固体比热容模型计算的 ，有：其中取第一次实验所得数据代入计算：取第二次实验所得数据则为：取第二次实验所得数据则为：对于第四次实验，由于不知道铝的比焓，故只能通过德拜的公

6、式来计算。铝的德拜温度及摩尔质量分别为：代入公式计算：对实验结果中的现象或问题进行分析、根据多次不同的实验数据以及不同的计算方法得到的比汽化热在数量级上保持一致，平均值为，最大值为，最小值为，最大值与最小值的差为，标准差为 10.3，最大误差（取平均值为基准）为。造成误差的原因主要有：称重传感器很敏感，容易受到周围微小振动的影响，导致数据不断抖动，无法准确地读数。器下的重量的变化是一条上下抖动的折线，需要人工拟合，无法准确测量或计算出质量下降的斜率，从而无法得到准确的氮气挥发质量。实际测量时的温度并不是严格的和。与铜块相比，质量下，铝块能够出的热量从而使质量的氮气汽化。采用德拜模型计算所得的结果与用焓计算得到的结果相比较发现前者较小。具体原因不明。思考题1.如果温度从降到，要求放出同样的热量，材料分别采用和，那么它