電熱法熱功當(dāng)量的測量

#（2）焦耳/卡（3（2）焦耳/卡（3）升溫降溫曲線的溫?zé)岷笥茫慕K溫時間溫度前系近代物理實驗報告專業(yè)應(yīng)用物理班級11級⑵班實驗名稱電熱法熱功當(dāng)量的測量小組成員姓名：實驗地點K7-106指導(dǎo)教師_實驗時間2014年1月1日【實驗?zāi)康摹坑秒姛岱y量熱功當(dāng)量。學(xué)會一種熱量散失的修正方法一一修正終止溫度?！緦嶒炘怼繌姸葹镮安培的電流在t秒內(nèi)通過電熱絲，電熱絲兩端的電位差為U伏特。則電場力做功為W二IUt（1）這些功全部轉(zhuǎn)化為熱量，此熱量可以用量熱器來測量。設(shè)m1表示量熱器內(nèi)圓筒和攪拌器的質(zhì)量，q表示其比熱。m2表示纏繞線的膠木（或玻璃）的質(zhì)量，C2表示其比熱。m3表示量熱器內(nèi)圓筒中水的質(zhì)量，C3表示水的比熱，To和Tf表示量熱器內(nèi)圓筒及圓筒中水的初始溫度和終止溫度，那么量熱器內(nèi)圓筒及圓筒中的水等由導(dǎo)體發(fā)熱所得的熱量Q為Q=（mC+mC+mC）（T—T）112233f0所以，熱功當(dāng)量J_wTutQ（mC+mC+mC）（T一T）112233f0J的標(biāo)準(zhǔn)值Jo=4.1868焦耳/卡。2.散熱修正如果實驗是在系統(tǒng)（量熱器內(nèi)筒及筒中的水等）度與環(huán)境的溫度平衡時，對電阻通電，那么系統(tǒng)加的溫度就高于室溫T。實驗過程中將同時伴隨散熱作這樣，由溫度計讀出的終止溫度的數(shù)值T2必須比真終止溫度的數(shù)值Tf低。（即假設(shè)沒有散熱所應(yīng)達(dá)到的為Tf）。為了修正這個溫度的誤差，實驗時在相等的間隔內(nèi)，記下相對應(yīng)的溫度，然后以時間為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，如上圖所示。圖中AB段表示通電以統(tǒng)與環(huán)境達(dá)到熱平衡后的穩(wěn)定階段，其穩(wěn)定溫度（即室溫）也就是系統(tǒng)的初溫To,BC段表示在通電時間［內(nèi),

系統(tǒng)溫度從To至T1的變化情況。由于溫度的變化存在滯后的現(xiàn)象，因而斷電后系統(tǒng)的溫度還將略為上升到達(dá)T2,如CD段所示，DE段表示系統(tǒng)的自然冷卻過程。(4)根據(jù)牛頓冷卻定律，當(dāng)系統(tǒng)的溫度T與環(huán)境的溫度T。相差不大時，由于散熱，系統(tǒng)的冷卻速率(4)=K(T-70)=FT-b即冷卻速率v=dT與系統(tǒng)的溫度T成線性關(guān)系。在實際測量時，可以從升溫降溫曲線的最高點D開始，記錄系dtt2系統(tǒng)的平均冷卻速統(tǒng)經(jīng)過一段冷卻時間t2以后溫度的變化量AT，由此可以算出系統(tǒng)在溫度最高點的冷卻速率vt2系統(tǒng)的平均冷卻速當(dāng)系統(tǒng)自To升溫到T2時，其冷卻速率相應(yīng)從0增大到v=AT。所以在BD升溫過程中,TOC\o"1-5"\h\z02t2率v=丄v=1at，在此過程中由于散熱而使系統(tǒng)最終產(chǎn)生的誤差22t2tATb=vt=1T12t2系統(tǒng)的真正終溫tATTtATT=T+b=T+r-f2T22t2數(shù)據(jù)處理時，還可用作圖的方法求Tf值。將DE線段往左外延,(6)再通過P點（t/2點）作橫坐標(biāo)軸的垂線與DE的外延線交于F點，則F點對應(yīng)的溫度就是系統(tǒng)修正后的終止溫度Tf。如果系統(tǒng)起始加熱的溫度To不等于室溫，則由于開始時的溫度冷卻速率不為零，系統(tǒng)的溫度修正值不能用b=vT如果系統(tǒng)起始加熱的溫度To不等于室溫，則由于開始時的溫度冷卻速率不為零，系統(tǒng)的溫度修正值不能用b=vT=厶AT式。從牛頓冷卻定律知，當(dāng)系統(tǒng)與環(huán)境的溫度相差不大時（小于15°C）,其溫度冷卻速率與t12t2溫度差成正比。于是，可得開始加熱時的冷卻速率其中v=戸vot—T2溫度計測得系統(tǒng)的終止溫度T2時的冷卻速率，可從上圖求得（v=AT）所以在BD升溫過程中系統(tǒng)的平均冷卻速率12一1,、1J—T、T+T—2Tv=（v+v）=（0v+v）=02v202T—T22(T-T)2(7)系統(tǒng)的真正終溫T+T一2TT=T+vt=T+-oz-f2122(T—T)2T+T—2TAT

=T+—02-t22(T—T)t122vt1v為用【實驗儀器】熱學(xué)實驗平臺、電加熱量熱器（見右圖）、測溫探頭（溫度傳感器）、物理天平（自備）將帶電加熱的量熱器的電輸入端與熱學(xué)實驗平臺的第二單元中的電壓輸出端相連。量熱罐中間的小孔插入測溫探頭或玻璃溫度計以監(jiān)視內(nèi)部液體溫度的變化。【實驗步驟】1、用天平稱出內(nèi)筒的質(zhì)量，再用天平稱出約100克左右的水，倒入量熱器中。將測溫探頭電纜與熱學(xué)實驗平臺面板上對應(yīng)電纜座連接好。2、打開電源開關(guān)。3、記下初始溫度值T°Co14、接上加熱電阻的連線（同時按接觸計時器“啟動”按鈕）系統(tǒng)開始加熱、計時，同時不斷攪拌量熱器中的水，以使加熱均勻。5、當(dāng)加熱一段時間（如5分鐘）后，拔掉加熱電阻的連線，停止加熱，記下加熱的時間。同時繼續(xù)攪拌，待溫度不再上升時，記下系統(tǒng)的溫度TCo26、根據(jù)J=UIt/Im+cm+cmXf-T求出熱功當(dāng)量。112233f0【數(shù)據(jù)記錄及處理】【思考題】1、如果實驗過程中加熱電流發(fā)生了微小波動，是否會影響測量的結(jié)果？為什么？不會2、實驗過程中量熱器不斷向外界傳導(dǎo)和輻射熱量。這兩種形式的熱量損失是否會引起系統(tǒng)誤差？為什么？教師評語：實驗預(yù)習(xí)：（認(rèn)真、較認(rèn)真、一般、較差、很差）;占