冰熔解热的测量.doc

冰熔解热的测量实验目的：1、 学会用混合法测量冰的溶解热。2、 学会用散热补偿法进行误差分析。3、了解热学实验中的基本问题量热和计温。4.学习合理地选择系统参量和进行实验安排。实验原理：1、 混合法测量冰的熔解热若将质量为M、温度为0的冰与质量为m、温度为的水在量热器内混合，并全部熔解为水后，其温度为t。在实验系统接近于孤立系统的条件下，由能量守恒定律，且则式中、和、分别为量热器内筒的质量和比热容；c为水的比热容，测量式中各量即可求出。2、 散热补偿法只要实验系统与外界存在温度差，系统就不可能达到完全绝热要求。因此就需采取一些方法进行散热修正。本实验中，我们介绍一种粗略修正散热的方法散热补偿法。牛顿冷却定律指出，在系统温度t和环境温度相差不大时，散热速率与温度差成正比。即式中为时间；K为散热常数，与系统表面积成正比，并随表面的吸收或散热辐射本领而变。由上式可知，t时，0，系统向外界散热；当t0，系统向外界吸热。散热补偿法的基本思想就是设法使系统在实验过程中能从外界吸热以补偿散热的损失，使系统与外界间的热量传递相互抵消。本实验量热器中水的温度随时间的变化曲线如图所示。在混合之初，冰块大，水温高，冰块熔解快；随着冰的熔化，水温降低，冰块变小，熔解变慢，系统温度的降低也就变慢了。在这段时间里，温度由降为，由上式公式可得系统放出的热量式中负号表示放热，。在时间内系统温度低于环境温度，系统从外界吸收热量式中。散热补偿法要求，因此只要使，系统对外界的吸热和散热就可相互抵消，即系统吸收的热量可以补偿散失的热量，实现了散热修正的目的。粗略的散热补偿，可将上述条件改写为如果上式中左边大于右边，可适当增加冰的质量或减少水的质量，或降低水的温度；若右边大于左边，则反之，以使上式近似满足。实验仪器：量热筒（橡皮塞、搅拌器、绝热容器、保温物质、木盖、绝热架）、温度计（最小刻度0.1）、物理天平及砝码、冰、温水、吸水纸、秒表、电冰箱（共用）。实验内容：（1） 测量环境温度，称量量热器内筒及搅拌器的质量、.（2） 将高于室温的温水倒入量热器内筒，测量水及内筒的总质量m，不停搅拌，每个半分钟记录一次温度，35分钟后，将揩干的冰块投入量热器中，搅拌并继续记录温度，作温度-时间曲线确定水的初温和冰水混合后的终温。（3） 取出内筒，称量质量，将总质量减去搅拌器、内筒和水的总质量得冰块质量M。（4） 将以上各量带入式中计算得，并与冰在0时的熔解热（值为3.329J/kg）比较。（5） 算出测量结果，由于散热补偿法的特性，其关键在于控制初始温度、终温（第一稳定温度）与室温间的温度差尽量接近且符合牛顿冷却定律使用条件。同时需控制使达到终温后的测量时间与初温至室温的时间相等。因此，为达到最佳效果，我们需要选取多组m、M和值做对比试验，选取可信度较高的数据。注意事项：（1）测量中要时刻不停地搅拌，不要碰温度计和量热器，不要把水溅出内筒外。（2）温度计不要接触量热器和冰块，应悬于水中。数据处理：由于保温装置并非绝对隔热，故存在系统对环境放热，需对实验数据进行误差修正。1、完成实验数据表。2、分析并选取适当数据。3、做出图像。思考题：1. 水的初温选得太高或者太低有什么不好？2. 分析本实验产生误差的主要原因，如何改进？3. 实验中有哪些因素会影响测量冰的质量M的准确性？试估算其影响大小。附：实验组 数据热水初温/第一稳定终温/冰块质量/kg内筒和水总质量/kg水比热容/J/(kg*)量热器比热容/J/(kg*)第二稳定温度/到达第一稳定温度时间/min到达第二稳定温度时间/min1时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/2时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/3时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/4时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/5时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/6时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/7时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/8时间/min0369121518212427温度/时间/min30333639424548515457温度/9时间/min03