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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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