混合法测冰的熔化热.doc

薂实验三混合法测冰的熔化热螁温度测量和量热技术是热学实验的中最基本问题。本实验主要学****利用量热学的实验方法混合法测量冰的熔化热。量热学是以热力学第一定律为理论基础的,它所研究的范围就是如何计量物质系统随温度变化、相变、化学反应等吸收和放出的热量。量热学的常用实验方法有混合法、稳流法、冷却法、潜热法、电热法等。本实验应用混合发测冰的熔化热,使用的基本仪器为量热器。由于实验过程中量热器不可避免地要参与外界环境的热交换而散失对热量,因此,本实验采用牛顿冷却定理克服和消除热量散失对实验的影响,以减小实验系统误差。蒆蚃詹姆斯·普雷斯科特·焦耳——生平简介(1818-1889)螁焦耳是英国著名物理学家,1818年12月24日生于英国曼彻斯特。他研究的实验成果有焦耳-楞次定律,焦耳气体自由膨胀实验、焦耳-汤姆孙效应、焦耳热功当量实验、焦耳热等。焦耳于1840~1850年进行的热功当量实验为热力学第一定律的科学表述奠定了基础。1889年10月11日焦耳在塞尔逝世,终年71岁。为了纪念他对科学发展的贡献,国际计量大会将能量、功、热量的单位命名为焦耳。膁一教学目的芆1、掌握基本的量热方法——混合法;螅肃图3-1焦耳2、测定冰的熔化热;蚀3、学****消除系统与外界热交换影响量热的方法。羇二实验仪器和用具袆膂图3-2量热器聿图3-3量热器结构图量热器(BDI-302A型),数字温度计(SN2202或DM-T)或水银温度计(0~50℃,℃)、烧杯、电子天平(YJ6601)、冰柜、或恒温数显水浴锅、保温桶、小量筒(10ml,)、电子秒表或机械秒表等。螇三教学重点和难点蚃薄葿重点:正确使用仪器测得正确数据蒈难点:误差的修订蚅四实验原理蚂1、热平衡方程式羈在一定压强下,固体发生熔化时的温度称为熔化温度或熔点,单位质量的固态物质在熔点时完全熔化为同温度的液态物质所需要吸收的热量称为熔化热,用表示,单位为或。芈将质量,温度为0℃的冰块置入量热器内,螆与质量为,温度为的水相混合,设量热器内系统达到热平衡时温度为。若忽略量热器与外界的热交换,根据热平衡原理可知,冰块熔化成水并升温吸热与水和内筒等的降温放热相等。即:薃(3-1)莄解得冰的熔化热为:螁(3-2)莆上式中:为冰的质量,为量热器内筒中所取温水的质量,为水的比热,,为量热器内筒及搅拌器的质量和比热(二者同材料),是温度计插入水中部分的热容(对水银温度计,V数值上等于温度计插入水中体积的毫升数,单位为;对数字温度计的可不计。),,为投冰前、后系统的平衡温度。实验中可测出,,,,,的值,,为已知量,故可以求出的值。羅2、初温与末温的修正袃上述结论是在假定冰熔化过程中,系统与外界没有热交换的条件。实际上,只要有温度差异就必然有热交换的存在。因此必须考虑如何防止或进行修正热散失的影响。蒁第一,冰块在投入量热器水中之前要吸收热量,这部分热量不容易修正,应尽量缩短投放时间。第二,引起测量误差最大的原因是,这两个温度值,这是由于混合过程中量热器与环境有热交换。若大于环境温度,小于,则混合过程中,系统对外先是放热,后是吸热,至使温度计读出的初温和混合温度都与无热交换时的初温度和混合温度有差异,因此,必须对和进行修正。修正方法用图解法进行。考察投冰前、冰融化过程和冰全部融化后持续的三个阶段内的水温随时间的变化情况,作出时间~温度曲线(AB