文档介绍：实验报告
姓名:叶洪波
学号:PB05000622
固体比热容的测量
*实验原理
混合法测比热容
设一个热力学孤立体系中有n种物质,其质量分别为mi,比热容为ci(i=1,2,…,n)。开始时体系处于平衡态,温度为CT1,与外界发生热量交换后又达到新的平衡态,温度为T2。若体系中无化学反应或相变发生,则该体系获得(或放出)的热量为
(1)
假设量热器和搅拌器的质量为m1,比热容为c1,开始时量热器与其内质量为m的水具有共同温度T1,把质量为mx的待测物加热到T’后放入量热器内,最后这一系统达到热平衡,终温为T2。如果忽略实验过程中对外界的散热或吸热,则有
(2)
式中c为水的比热容。代表温度计的热容量,其中V是温度计浸入到水中的体积。
系统误差的修正
在量热学实验中,由于无法避免系统与外界的热交换,实验结果总是存在系统误差,有时甚至很大,以至无法得到正确结果。所以,校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。为此可采取如下措施:
要尽量减少与外界的热量交换,使系统近似孤立体系。此外,量热器不要放在电炉旁和太阳光下,实验也不要在空气流通太快的地方进行。
采取补偿措施,就是在被测物体放入量热器之前,先使量热器与水的初始温度低于室温,但避免在量热器外生成凝结水滴。先估算,使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等。这样混和前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等,极大地降低了系统误差。
缩短操作时间,将被测物体从沸水中取出,然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程,动作要快而不乱,减少热量的损失。
严防有水附着在量热筒外面,以免水蒸发时带走过多的热量。
沸点的校正。在实验中,我们是取水的沸点为被测物体加热后的温度,但压强不同,水的沸点也有所不同。为此需用大气压强计测出当时的气压,-1查出沸点的温度。
在采取以上措施后,散热的影响仍难以完全避免。被测物体放入量热器后,水温达到最高温度前,整个系统还会向外散热。所以理论上的末温是无法得到的。这就需要通过实验的方法进行修正:在被测物体放入量热器前4~5min就开始测读量热器中水的温度,每隔1min读一次。当被测物体放入后,温度迅速上升,。直道升温停止后,温度由最高温度均匀下降时,恢复每分钟记一次温度,直到第15min截止。由实验数据作出温度和时间的关系T-t曲线(-1)。
为了推出式(2)中的初温T1和末温T2,-1中,对应于室温T室曲线上之G点作一垂直于横轴的直线。然后将曲线上升部分AB及下降部分CD延长,与此垂线分别相交于E点和F点,这两个交点的温度坐标可看成是理想情况下的T1和T2,即相当于热交换无限快时水的初温与末温。
*实验内容
实验内容是测量锌粒的比热容,-2。
称出质量为mx的锌粒,放入试管中隔水加热(注意:水不能溅入)。在沸水中至少15min,才可以认为锌粒与水同温。水沸腾后测出大气压强p。
在锌粒加热的同时,称出量热器内筒及搅拌器质量m1,然后倒入适量的水,并加入冰屑使水温降低到室温下3~4℃(注意:不能使筒外表有水凝结),利用公式(2)估算出水的质量m后,称出质量m1+m。
在倒入锌粒前,一面用棒轻轻搅动,一面每隔一分