固體比熱容的測量實驗報告

固體比熱容的測量實驗報告５學(xué)號:PB05007207姓名:高彭【實驗題目】：固體比熱容的測量。【實驗?zāi)康摹浚河没旌戏y固體比熱容?！緦嶒炂鞑募坝镁摺浚禾炱?，溫度計，壓強計，鋅粒，秒表，試管，量熱器，攪拌器，量筒，漏斗等?！緦嶒炘怼?一.混合法測比熱容原理：設(shè)一個熱力學(xué)孤立體系中有n種物質(zhì)，其質(zhì)量分別為mi，比熱容為ci（i=1,2,…,n）。開始時體系處于平衡態(tài)，溫度為CT1，與外界發(fā)生熱量交換后又達(dá)到新的平衡態(tài)，溫度為T2。若體系中無化學(xué)反應(yīng)或相變發(fā)生，則該體系獲得（或放出）的熱量為 （1）假設(shè)量熱器和攪拌器的質(zhì)量為m1，比熱容為c1，開始時量熱器與其內(nèi)質(zhì)量為m的水具有共同溫度T1，把質(zhì)量為mx的待測物加熱到T’后放入量熱器內(nèi)，最后這一系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，終溫為T2。如果忽略實驗過程中對外界的散熱或吸熱，則有（2）式中c為水的比熱容。代表溫度計的熱容量，其中V是溫度計浸入到水中的體積。二.系統(tǒng)誤差的修正原理：1.要盡量減少與外界的熱量交換，使系統(tǒng)近似孤立體系。此外，量熱器不要放在電爐旁和太陽光下，實驗也不要在空氣流通太快的地方進行。2..采取補償措施，就是在被測物體放入量熱器之前，先使量熱器與水的初始溫度低于室溫，但避免在量熱器外生成凝結(jié)水滴。先估算，使初始溫度與室溫的溫差與混合后末溫高出室溫的溫度大體相等。這樣混和前量熱器從外界吸熱與混合后向外界放熱大體相等，極大地降低了系統(tǒng)誤差。3.縮短操作時間，將被測物體從沸水中取出，然后倒入量熱器筒中并蓋好的整個過程，動作要快而不亂，減少熱量的損失。4.嚴(yán)防有水附著在量熱筒外面，以免水蒸發(fā)時帶走過多的熱量。5.沸點的校正。在實驗中，我們是取水的沸點為被測物體加熱后的溫度，但壓強不同，水的沸點也有所不同。為此需用大氣壓強計測出當(dāng)時的氣壓，再由氣壓與沸點的關(guān)系查出沸點的溫度。在采取以上措施后，散熱的影響仍難以完全避免。被測物體放入量熱器后，水溫達(dá)到最高溫度前，整個系統(tǒng)還會向外散熱。所以理論上的末溫是無法得到的。這就需要通過實驗的方法進行修正：在被測物體放入量熱器前4~5min就開始測讀量熱器中水的溫度，每隔1min讀一次。當(dāng)被測物體放入后，溫度迅速上升，此時應(yīng)每隔0.5min測讀一次。直道升溫停止后，溫度由最高溫度均勻下降時，恢復(fù)每分鐘記一次溫度，直到第15min截止。由實驗數(shù)據(jù)作出溫度和時間的關(guān)系T-t曲線（圖5.3.3-1）。為了推出式（2）中的初溫T1和末溫T2，在圖5.3.3-1中，對應(yīng)于室溫T室曲線上之G點作一垂直于橫軸的直線。然后將曲線上升部分AB及下降部分CD延長，與此垂線分別相交于E點和F點，這兩個交點的溫度坐標(biāo)可看成是理想情況下的T1和T2，即相當(dāng)于熱交換無限快時水的初溫與末溫?！緦嶒瀮?nèi)容】:實驗內(nèi)容是測量鋅粒的比熱容.實驗時室溫=22.85℃.稱出質(zhì)量為mx的鋅粒，放入試管中隔水加熱。在沸水中15min（可以認(rèn)為鋅粒與水同溫）。水沸騰后測出大氣壓強p。鋅粒質(zhì)量（g）250.0g【原始數(shù)據(jù)】：大大氣壓強（mm汞柱）757.50mm在鋅粒加熱的同時，稱出量熱器內(nèi)筒及攪拌器質(zhì)量m1，然后倒入適量的水，并加入冰屑使水溫降低到室溫下3~4℃。稱出質(zhì)量m1量熱筒和攪拌器質(zhì)量（g）155．1g【原始數(shù)據(jù)】：冰水混合物，量熱筒和攪拌器質(zhì)量（g）359．7g在倒入鋅粒前，一面用棒輕輕攪動，一面每隔一分鐘測一次水溫，直到水的溫度下降3-4攝氏度，將熱好的鋅粒迅速而準(zhǔn)確地倒入量熱器內(nèi)，立即將蓋蓋好并繼續(xù)攪拌，同時，每隔半分鐘測一次水溫。至水溫均勻下降，每隔一分鐘測一次水溫，連續(xù)10min左右為止。本實驗水溫第12分鐘降3-4攝氏度，故畫圖時取第12分鐘為時間零點。得到時間-溫度曲線，如下，簡單計算或用讀點功能知：X/SY/℃G30622.85E30618.69E30626.47所以：T1=18.69℃T2=26.47℃溫度計浸沒在水下的體積可用一個小量筒測得，先將水注入小量筒中，記下其體積V1，然后將溫度計插入水中，使溫度計插入水中的體積與在量熱筒中沒入水中的體積相同（以從量熱筒中取出溫度計上水印為準(zhǔn)），讀出液面升高后的體積V2，則溫度計插入量熱筒水中的體積由于V2=3.08mlV1=2.30ml故V=0.78ml 查表得到實驗氣壓條件下水的沸點T’，即作為鋅粒加熱后的溫度。查表得：沸點為99.89℃作溫度-時間曲線，求出T1和T2。如上圖根據(jù)式（2）求出鋅的比熱cx，并和鋅的標(biāo)準(zhǔn)比熱比較，求出相對誤差。由有：=(204.6*4.2+155.1*0.093*4.2+2.0*0.78)*(26.47-18.69)/（250*（99.98-26.47））=0.390kJ/kg*K相對誤差為：（0.390-0.386）/0.386=1.04%【思考題】：為使系統(tǒng)從外界吸熱與向外界放熱大體相抵，你采取了哪些措施？結(jié)果怎樣？1).盡量減少與外界的熱量交換，使系統(tǒng)近似孤立體系.2)..采取補償措施，就是在被測物體放入量熱器之前，先使量熱器與水的初始溫度低于室溫，但避免在量熱器外生成凝結(jié)水滴。先估算，使初始溫度與室溫的溫差與混合后末溫高出室溫的溫度大體相等。這樣混和前量熱器從外界吸熱與混合后向外界放熱大體相等，極大地降低了系統(tǒng)誤差。3).縮短操作時間，將被測物體從沸水中取出，然后倒入量熱器筒中并蓋好的整個過程，動作要快而不亂，減少熱量的損失。4).嚴(yán)防有水附著在量熱筒外面，以免水蒸發(fā)時帶走過多的熱量。5）.沸點的校正。結(jié)果不甚完美，雖然圖3中三角形DEF與BCD面積基本相等，但是前后溫度差與室溫差由于鋅粒與冰水物配比不恰當(dāng)或其他原因相對較大。詳見誤差分析中分析?！菊`差分析】：1.溫度計前后體積不一。AAB若之前位于A，之后位于B。而結(jié)果認(rèn)為一直在B。AB間溫度變化小于始末溫差。2．鋅粒在轉(zhuǎn)移過程中冷卻，且在十五分鐘內(nèi)未必都到達(dá)沸點，但計算以沸點為準(zhǔn)。3．由圖3知，前后補償相差不是太大。而結(jié)果誤差如此大。主要