电热当量的测定

电热当量的测定第一页，共十四页，编辑于2023年，星期日电热当量的测定一、电热法测热功当量的原理给电阻丝通电，电功为VA这些功转化为热量，加热液体，使其温度升高。m是吸收热量物体的质量，c是相应物体的比热，ΔT是温度的变化量。第二页，共十四页，编辑于2023年，星期日通过测量温度的变化，计算出物体吸收的热量，假定电功全部转化为热量，并被全部吸收，则可以计算出热功当量：实验中，吸收热量的物体有：水，量热筒内筒、搅拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极都是铜，温度计吸收的热量很难计算，我们通过多次实验，测出其吸收的热量相当于5克铜在相同条件下吸收的热量。第三页，共十四页，编辑于2023年，星期日因此，测出温度的变化值后，可按下式计算热量下标1和2分别指水和铜质材料，Tf和T0分别是终温和初温。因此，热功当量可以表示为第四页，共十四页，编辑于2023年，星期日CDT2tt1T/℃t/分ABT0二、终温的散热修正加热过程可以用图中的曲线来表示。在B点开始通电，C点断电，通电时间t，断电后温度继续升高，到D点达到最大值T2.由于在通电过程中存在散热，因此，最高温度T2并不是真正的终温Tf，要得到Tf需进行散热修正。第五页，共十四页，编辑于2023年，星期日ΔT=T2-TEEt2CDT2tt1T/℃t/分ABT0在自然冷却过程中，散热速率为通电的初始时刻，由于温度与环境温度相同，没有散热；第六页，共十四页，编辑于2023年，星期日随温度升高，散热速率逐渐增大，到最高温度时，散热达到最大，与自然冷却时相同。因此加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速率的一半，即：修正后的终温Tf应等于T2加上一个修正项。第七页，共十四页，编辑于2023年，星期日如果开始加热时的温度与室温不一致，则平均冷却速率应该为为开始加热时的冷却速率，记室温为θ，则第八页，共十四页，编辑于2023年，星期日ΔT=T2-TEEt2CDT2tt1T/℃t/分ABT0FTft1/2终温的散热修正也可以使用作图法求得。每隔一定时间记录相应温度，在坐标纸上描出温度随时间的变化曲线。反向延长DE，与t1中垂线交于F点，F点对应的温度即为终温Tf。第九页，共十四页，编辑于2023年，星期日三、实验内容（1）计算法称水的质量m1（超过内筒三分之二）；称铜质材料的质量m2（内筒、搅拌器和导流棒）；连接电路（可暂不连电压表），条件：电源电压20V，电流表用2.5A档，电压表用200V档；记录初温T0；通电，并用秒表计时；第十页，共十四页，编辑于2023年，星期日温度超过初温7℃左右时断电，记录通电时间t（不停表，继续搅拌）；温度开始下降时记录最高温度T2及时间t1；重新计时，自然冷却t2=12分钟后，记录温度TE；再次通电，从电流表读出电流I，用万用表测出两电极间的电压U。（2）作图法过程与计算法一样，在t1时间内每30秒记录一次温度值，自然冷却过程中每2分钟记录一次温度值。第十一页，共十四页，编辑于2023年，星期日（3）数据处理要求用计算法计算终温Tf，热功当量J，与热功当量的公认值比较，计算定值误差；作图法：在坐标纸上画出T-t曲线，由图求出Tf，计算J，计算J的定值误差。相关参数水的比热c1=1.00卡/(克.度)铜的比热c2=0.092卡/(克.度)J的公认值J=4.1868焦耳/卡第十二页，共十四页，编辑于2023年，星期日数据记录水的质量m1=

g铜质材料的质量m2=

g水的初温T0=

℃

通电时间t=

s最高初温T2=

℃

达到T2的时间t=

s自然冷却时间t2=

分自然冷却后的温度TE=

℃电流I=

A电压U=

V室温