固體比熱容的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

固體比熱容的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告５學(xué)號(hào):PB05007207姓名:高彭【實(shí)驗(yàn)題目】：固體比熱容的測(cè)量?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚河没旌戏y(cè)固體比熱容。【實(shí)驗(yàn)器材及用具】：天平，溫度計(jì)，壓強(qiáng)計(jì)，鋅粒，秒表，試管，量熱器，攪拌器，量筒，漏斗等?！緦?shí)驗(yàn)原理】:一.混合法測(cè)比熱容原理：設(shè)一個(gè)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(kāi)始時(shí)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T(mén)2。若體系中無(wú)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(kāi)始時(shí)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(cè)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T(mén)2。如果忽略實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)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(jì)的熱容量，其中V是溫度計(jì)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(yáng)光下，實(shí)驗(yàn)也不要在空氣流通太快的地方進(jìn)行。2..采取補(bǔ)償措施，就是在被測(cè)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(shí)間，將被測(cè)物體從沸水中取出，然后倒入量熱器筒中并蓋好的整個(gè)過(guò)程，動(dòng)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(shí)帶走過(guò)多的熱量。5.沸點(diǎn)的校正。在實(shí)驗(yàn)中，我們是取水的沸點(diǎn)為被測(cè)物體加熱后的溫度，但壓強(qiáng)不同，水的沸點(diǎn)也有所不同。為此需用大氣壓強(qiáng)計(jì)測(cè)出當(dāng)時(shí)的氣壓，再由氣壓與沸點(diǎn)的關(guān)系查出沸點(diǎn)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(cè)物體放入量熱器后，水溫達(dá)到最高溫度前，整個(gè)系統(tǒng)還會(huì)向外散熱。所以理論上的末溫是無(wú)法得到的。這就需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行修正：在被測(cè)物體放入量熱器前4~5min就開(kāi)始測(cè)讀量熱器中水的溫度，每隔1min讀一次。當(dāng)被測(cè)物體放入后，溫度迅速上升，此時(shí)應(yīng)每隔0.5min測(cè)讀一次。直道升溫停止后，溫度由最高溫度均勻下降時(shí)，恢復(fù)每分鐘記一次溫度，直到第15min截止。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出溫度和時(shí)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(duì)應(yīng)于室溫T室曲線上之G點(diǎn)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(zhǎng)，與此垂線分別相交于E點(diǎn)和F點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)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(wú)限快時(shí)水的初溫與末溫?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是測(cè)量鋅粒的比熱容.實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫=22.85℃.稱(chēng)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(cè)出大氣壓強(qiáng)p。鋅粒質(zhì)量（g）250.0g【原始數(shù)據(jù)】：大大氣壓強(qiáng)（mm汞柱）757.50mm在鋅粒加熱的同時(shí)，稱(chēng)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(chēng)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(dòng)，一面每隔一分鐘測(cè)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(shí)，每隔半分鐘測(cè)一次水溫。至水溫均勻下降，每隔一分鐘測(cè)一次水溫，連續(xù)10min左右為止。本實(shí)驗(yàn)水溫第12分鐘降3-4攝氏度，故畫(huà)圖時(shí)取第12分鐘為時(shí)間零點(diǎn)。得到時(shí)間-溫度曲線，如下，簡(jiǎn)單計(jì)算或用讀點(diǎn)功能知：X/SY/℃G30622.85E30618.69E30626.47所以：T1=18.69℃T2=26.47℃溫度計(jì)浸沒(méi)在水下的體積可用一個(gè)小量筒測(cè)得，先將水注入小量筒中，記下其體積V1，然后將溫度計(jì)插入水中，使溫度計(jì)插入水中的體積與在量熱筒中沒(méi)入水中的體積相同（以從量熱筒中取出溫度計(jì)上水印為準(zhǔn)），讀出液面升高后的體積V2，則溫度計(jì)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(shí)驗(yàn)氣壓條件下水的沸點(diǎn)T’，即作為鋅粒加熱后的溫度。查表得：沸點(diǎn)為99.89℃作溫度-時(shí)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(duì)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(duì)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(bǔ)償措施，就是在被測(cè)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(shí)間，將被測(cè)物體從沸水中取出，然后倒入量熱器筒中并蓋好的整個(gè)過(guò)程，動(dòng)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(shí)帶走過(guò)多的熱量。5）.沸點(diǎn)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(duì)較大。詳見(jiàn)誤差分析中分析?！菊`差分析】：1.溫度計(jì)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(guò)程中冷卻，且在十五分鐘內(nèi)未必都到達(dá)沸點(diǎn)，但計(jì)算以沸點(diǎn)為準(zhǔn)。3．由圖3知，前后補(bǔ)償相差不是太大。而結(jié)果誤差如此大。主要