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文档简介
大学物理实验,主讲:程发银,Tel-mail:chengfy,一、电热法测热功当量的原理,给电阻丝通电,电功为,这些功转化为热量,加热液体,使其温度升高。,m是吸收热量物体的质量,c是相应物体的比热,T是温度的变化量。,通过测量温度的变化,计算出物体吸收的热量,假定电功全部转化为热量,并被全部吸收,则可以计算出热功当量:,实验中,吸收热量的物体有:水,量热筒内筒、搅拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极都是铜,温度计吸收的热量很难计算,我们通过多次实验,测出其吸收的热量相当于5克铜在相同条件下吸收的热量。,因此,测出温度的变化值后,可按下式计算热量,下标1和2分别指水和铜质材料,Tf和T0分别是终温和初温。,因此,热功当量可以表示为,二、终温的散热修正,加热过程可以用图中的曲线来表示。在B点开始通电,C点断电,通电时间t,断电后温度继续升高,到D点达到最大值T2.,由于在通电过程中存在散热,因此,最高温度T2并不是真正的终温Tf,要得到Tf需进行散热修正。,T=T2-TE,在自然冷却过程中,散热速率为,通电的初始时刻,由于温度与环境温度相同,没有散热;,随温度升高,散热速率逐渐增大,到最高温度时,散热达到最大,与自然冷却时相同。因此加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速率的一半,即:,修正后的终温Tf应等于T2加上一个修正项。,如果开始加热时的温度与室温不一致,则平均冷却速率应该为,为开始加热时的冷却速率,记室温为,则,F,终温的散热修正也可以使用作图法求得。,每隔一定时间记录相应温度,在坐标纸上描出温度随时间的变化曲线。反向延长DE,与t1中垂线交于F点,F点对应的温度即为终温Tf。,三、实验内容,(1)计算法,称水的质量m1(超过内筒三分之二);称铜质材料的质量m2(内筒、搅拌器和导流棒);连接电路(可暂不连电压表),条件:电源电压20V,电流表用2.5A档,电压表用200V档;记录初温T0;通电,并用秒表计时;,温度超过初温7左右时断电,记录通电时间t(不停表,继续搅拌);温度开始下降时记录最高温度T2及时间t1;重新计时,自然冷却t2=12分钟后,记录温度TE;再次通电,从电流表读出电流I,用万用表测出两电极间的电压U。,(2)作图法,过程与计算法一样,在t1时间内每30秒记录一次温度值,自然冷却过程中每2分钟记录一次温度值。,(3)数据处理要求,用计算法计算终温Tf,热功当量J,与热功当量的公认值比较,计算定值误差;,作图法:在坐标纸上画出T-t曲线,由图求出Tf,计算J,计算J的定值误差。,相关参数,水的比热c1=1.00卡/(克.度),铜的比热c2=0.092卡/(克.度),J的公认值J=4.1868焦耳/卡,数据记录,水的质量m1=g,铜质材料的质量m2=g,水的初温T0=通电时间t=s,
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