不良导体比热容测定.doc

不良导体比热容测定陈蕾宇（005075）姚尧（005074） 王忠合（指导教师）一、主导思想充分利用科技进步产出的新仪器新设备对传统实验进行改造，是我们选择本实验作为创新实验的基本主导思想。 针对这个实验的特点，改造的重点如下：1实时采集改进：这一实验数据量大，记录密度高，以往是人工采集，时间间隔很长，与实际并不十分匹配。现选择合适传感器（热容量更小）及适当的采样频率（可大大增强采样次数，减少实验误差），由计算机辅助测量系统进行实时自动记录。2描绘曲线改进：本实验需通过数据处理计算出个测量点的温度补偿量，描绘出校正的温度曲线。原来实验曲线的描绘，曲线的修正，都是手工完成，工作量很大，现在可以通过电脑快捷准确地完成。改进中遇到的问题：温度传感器的主要工作参数是采样频率，频率设置过低显然精度不够，而设置过高，由于软硬件多方面的问题，会造成明显的偏差。我们在实践中就发现取0.1s的间隔和0.5s的间隔，出现了明显的跃变。我们反复地考查了这一问题，发现这是由于软件跟不上这个采样频率造成的。因此应取1/0.5s作为采样频率上限。考虑到使水温均匀而施加被测物的牵动频率协调，实际采样频率可略低些，例如采样周期取2秒。二、实验原理 用混合法测定固体比热容时，向质量为m水，温度为T0。（接近室温T1）的水中投入较高初稳的待测物。理想状态如图1A曲线，实际存在热损耗，如B曲线。在a以前，水温因为从物体获得热量多于向四周的散热而不断上升，直到a，水的获热等于水的散热。此后物体仍向水传递热量，但物水温差不断减小，传给水的热量小于散热，水温下降，物水温度逐渐接近。b点时，物水同温，b后物水同温自然冷却。bc段符合牛顿冷却定律。修正方法：在系统与环境温差不大且环境温度可以认为不变时，K=T-b，T1为室温，K(T1)=0；K(T b)=|b由T-t图(1)，可对B修正得A。通过软件可直接获得，并描绘出K-T图(2)。将图（1）横轴t分成n个相等同时间间隔t1, t2tn并以e1,e2en代表各自平均温度。e1= (e0+e1), e2= (e1+e2)en= (en-1+en)则在ti内因散热损耗而冷却温度为(j=1,2,i)，补偿修正后温度ei应为 ei+(j=1,2,i)可认为改正后ei-t曲线中纵坐标的极大值即为无损耗时混合平衡温度T2。图1图2在实验中，可以利用软件自带的函数编辑功能新建两个函数，来完成上述的温度补偿。首先通过新建new quantity K,在其的Formula中键入a/(b-c)*(&JA1-c), 其中a为拟合直线的斜率|b 的值，b为曲线中b点的温度T b ,c为室温的值。同样新建new quantity &De,在其的Formula中键入5/60*k+last(old).同样新建new quantity e,在其的Formula中键入&De+e0,这样就完成了利用软件自身进行温度补偿。利用电脑计算的优势，可以在较多采样点的前提下快速修正曲线，要比手工模式块很多，同时也保证了实验结果的准确性。三、仪器量热筒，物理天平，煮水器，待测物体（系有细线的橡胶块），铁架台，CASSY测量系统（包括NiCr-Ni传感器与温度盒）。四、实验内容1. 称量物体质量m，量热器内筒质量，注入适量（约2/3筒）接近室温的水后，称总质量，求水重。2. 待测物在煮水器中加热至沸腾。3. 安置量热器及CASSY测量系统，启动CASSY Lab，完成设置操作。4. 启动测量，记录水的初温e。和待测物初温T。5. 清除原测量记录，将待测物体取出迅速置入量热筒，利用细线使之悬没于水中（不碰壁、底）不断牵动，使水温均匀，初期快，以后稍慢。在放入物体瞬间启动测量记录，直到水温接近于室温，停止记录。6. 计算机上进行数据处理改正，算出比热容。五、实验数据的记录与处理图3 由T-t图中数据记录曲线求得的K(T b)=|b 而拟合成的K-T图T-tKT0=18.6oC T0为不良导体放入前水的初温。T1=96.0oC T1为不良导体初温。T2=28.96oC T2为经过补偿修正后混合平均温度。C筒=0.0930卡克-1度-1 。m=190.0g m水=241.2g m筒=149.8g1卡/克 度=4.1868*103J/kg K图4 计算机实时纪录和修正处理的T-t图实时纪录曲线修正曲线通过公式：mc(T1