T热功当量的测量

实验名称列操作等效测量一、序言热和球这两种物理量本质上是以不同形式传递的能量，具有相同的单位，即能量的单位，焦耳(j)。但是在知道热的本质之前，有关于热量测量的历史规定。以卡路里为单位，称为卡路里，卡，1克纯净水在1大气压下温度上升到10C时吸收的热量是1卡。“行”(joule)认为列和操作之间必须存在一定的对等关系。也就是说，列的单位卡和操作的单位行之间必须存在一定的正关系。从1840年到1879年近40年来，乔尔利用电热法和机械热法做了很多实验，最终准确地求出了能量和热相互转化的数值关系热功当量。如果用W表示功率或机器功率，用q表示所有这些相应的列，则功率和列之间的关系是W=JQ，j等于列当量。目前国际上对卡与行关系有两项规定：1热工程卡=4.1868行；1列化学卡=4.1840行。在国际上，“卡”仅用作能源的一个辅助单位，一般不建议使用“卡”。国际单位制规定，电力、能量、热量都使用捡料单位。热功当量数值正在逐渐减少，但其在热功量实验和物理发展史上的作用不可磨灭。焦耳的热功等效实验为能量转换和守恒定律的稳健实验奠定了基础。该实验用休旅法测定了热工作当量。二、教育目标1，了解电流与热的关系，用电热法测定热功当量。2、了解热损失修正方法。三、教学的重点1、了解电流操作和列之间的关系。四、教学难点1、正确阅读温度的方法和时机。五、实验原理1、用电法确定热工作当量如果添加到加热器两端的电压为，通过加热器的电流为，电流通过时间，则电流为：(1)如果这些工作都转化为热，这种热可以用热量计测量，得出热工作当量。M1表示量热器中圆柱体的质量，C1表示比热。M2表示铜电极和铜搅拌器的质量，C2表示比热。M3表示量热器圆柱体内水的质量，C3表示水的比热，T1和T2表示量热器圆柱体和圆柱体内水的初始温度和最终温度。那么，热量机器的汽缸和汽缸的水等吸收的热量q为(2)在此过程中，如果热量没有丢失，则功率w以焦耳为单位，热量的单位为卡(3)热工作当量，自上而下测量理论公式：(4)2、修改列上述讨论假定进行热机和外部世界热交换时，只要实际上存在温度的差异，就一定存在热交换。在这个实验中，热量的分散主要流入装有蒸汽的量热器，在混合过程中，量热器向外消失，需要进行热量修改。系统和环境的温差不大时，通常根据牛顿的冷却定律，应用近似的冷却修正，即补偿法。实验过程中，让系统吸收外部的热量，补偿热量损失是基本想法。牛顿的冷却定律指出，如果系统的温度略高于环境温度(温差不超过10 15)，则系统热的热流与温度差成正比，数学表达式与热常数的热表面积成正比，取决于从表面吸收或释放热辐射的能力，因此实验中系统吸热或热分散的量主要由温度差决定。通常，系统的初始温度端温度与环境温度的差异几乎相同。也就是说，可以大致校准热量。本实验为保持系统的初始温度，在热量表上预安装常温以下的温度，控制修复水的质量和电加热时间，达到补偿法条件，在实验过程中，系统相互抵消外部的吸热和热，取得了良好的实验结果。六、实验设备DW-1电阻线热量计，DM-A2数字电流表，物理平衡，DM-T数字温度计，DM-V4数字电压表，wet-20直流电源，秒表，滑线压敏电阻，开关。图1热工作当量测量的电法实验装置示意图仪器设备如图1所示，m和b分别是散热器的两个内部和外部气缸，c是绝缘体，d是绝缘罩，j是用于引入加热电流的两个铜金属棒，f是绝缘材料周围的加热电阻线，g是搅拌器，h是温度计，e是电压调节器电源。七、实验内容和阶段记录了室温。2、用天平测定热量机内部气缸质量m1。3、在内部气缸内装入适量的预准备冷水(室温约10 以下，占内部气缸容量的一半左右)，并使用天平称内部气缸和水的质量m1 m3。4、将内部气缸放入外部管，将电阻线、搅拌机放入水中，盖上盖子，按图1连接电路。5、插入温度计，记录稳定的初始温度T1。6、估算最终平衡温度。此值将在以下操作中引用：7、调节电源电压，在输出功率约为15.0v的情况下，切断开关同时启动秒表时，快速调整压敏电阻，使电流在700 900毫安。今后任何时候都要观察电流表，调整变压器，使电流值保持稳定。在供电期间，持续稍微搅动水，加速热传导。阅读并记录电流表和电压表的标记。8、开机15分钟左右，温度接近估算的平衡温度时，断开开关，同时停止计时。如果继续搅动水，观察温度计的数值，温度和“热惯性”一起上升到最高值时，就成为测量的平衡温度。记录加热时间t，结束温度。9、实验结束，整理仪器，处理数据。八、数据表单和数据处理1、实验数据表表1名字内管质量水的质量初始温度最终温度环境温度加热时间电流电压单位M1(千克)M3(千克)T1 (c)T2 ( c)teta(c)T(s)I(A)U(V)数值0.175930.285325.7533.2527.15923.000.82512.842、计算热工操作当量和相对误差。(1)已知参数铜电极和铜搅拌器的质量：m2=0.0279kg千克；铜比热容：=0.093 cal/(kg)；水的比热容：=1.00 cal/(kg)；玻璃的比热容：=0.18 cal/(Kg)；c)；认可热操作等效项：=4.1868(2)热工操作等效实验值：(3)热等效相对误差：Ix。指导要点和注意事项1、严守秤的操作规则。2、数字温度计应浸入水中，但不能碰电线，也不能插深。3.连接电路后，讲师要好好检查，才能连接电源。注意不要打计价器的正负极性。4、电光浸入水中才能通电。否则，电光可能会燃烧。5、实验立即倒入杯子里的水，以免电极腐蚀。X.实验管理和绩效记录1、实验管理(1)预习检查：检查学生的学生证，检查学生预习报告，签名，用随机问题(实验学生约四分之一)检查学生的预习情况。未通过预习报告或预习检查的学生取消本堂教学过失考试资格，重新预约该实验。(2)操作管理：巡回学生的实验操作和实验数据记录情况，及时发现、指导，解决学生在实验操作中遇到的问题，检查和签署实验学生的数据记录；完成1小时左右实验的学生要求仔细检查，并选择完成该实验的选项。(3)修改实验报告：要求学生认真填写实验报告，实验后一周内交给林老师(地点：本校一楼走廊邮箱)；及时修改学生的实验报告，做好成绩记录，及时还给学生。2、成绩单平时成绩：实验操作60%；实验报告40%；在实验预约单上及时记录平时的成绩。综合成绩：平时成绩60%；考试成绩40%。11、考试问题1、实验过程中加热电流发生小波动会影响测量结果吗？怎么了？2、如何确认天平的双臂长度是否相等？如果天平不等于胳膊，该如何测量物体的质量？3、在实验过程中，热量机不断向外界传导热量。这两种形式的热损失是否导致系统故障？怎么了？12、培训后1、要实验的资料不多，实验的实际操作比较简单，学生觉得完成实验不容易。2、布线，特别是电压表连接要准确。向学生强调注意事项。3、实验要学学生出故障时解决问题的方法，自己解决问题，培养学生的动手能力。13、实验绩效评价标准实验操作要求实验报告要求等级1预先学习补缺晶格规答：满足要求b:满足基本要求c:无法达到要求d:不及格每个文件都映射分数(100) (95) (90)(85) (80) (75)(70) (65) (60)2田园的清晰书写得很干净3道理清澈丑陋完成画4脚步突然确定了时钟很直5实践规范结果实6确凿的证据表明实验体会7遵守纪律创造新事物8整理机学习问题准确无误1.实验中有了新的发现，有了革新性或独创性的见解，评价实验成果后提高了一个层次。迟到，成绩下降一级。3、缺席，实验分数为0分。如果无缘无故迟交报告，成绩就会下降一级。5、操作实验数据，将结果降低一级。6、实验报告或数据的抄袭，实验分数为零。14、教材和教学参考书教材：精装、精装等。大学物理实验教程。无限：无限学校出版社，2012年。教授参考书：1、杨思武。普通物理实验。北京：高等教育出版社，2000年。二，七安神，杜宇英。一般物理教程。