电热法热功当量的测量0001

1、近代物理实验报告专业 应用物理 班级11级（2）班 实验名称 电热法热功当量的测量小组成员姓名：实验地点K7-106_ 指导教师 _实验时间2014年1月1日【实验目的】1 用电热法测量热功当量。2 学会一种热量散失的修正方法一一修正终止温度。【实验原理】强度为I安培的电流在t秒内通过电热丝，电热丝两端的电位差为U伏特。则电场力做功为W IUt（1）这些功全部转化为热量，此热量可以用量热器来测量。设m表示量热器内圆筒和搅拌器的质量， C表示其比热。m表示缠绕线的胶木（或玻璃）的质量 ，C2表示其比热。m表示量热器内圆筒中水的质量 ，C3表示水 的比热，T0和Tf表示量热器内圆筒及圆筒中水的初始

2、温度和终止温度 ，那么量热器内圆筒及圆筒中的水等由导体发热所得的热量Q为Q=(mC+ mC2+ mC3) (Tf T)(2)所以，热功当量JWIUtQ (m1C1 m2C2 m3C3)(Tf焦耳/卡T）(3)J的标准值Jo= 4.1868焦耳/卡。二* -TTTEL亠2 散热修正如果实验是在系统（量热器内筒及筒中的水等） 度与环境的温度平衡时，对电阻通电，那么系统加 的温度就高于室温To实验过程中将同时伴随散热作这样，由温度计读出的终止温度的数值T2必须比真终止温度的数值 Tf低。（即假设没有散热所应达到的 为Tf）o为了修正这个温度的误差，实验时在相等的 间隔内，记下相对应的温度，然后以时间

3、为横坐标， 为纵坐标作图，如上图所示。图中AB段表示通电以To升温降温曲线正的 终温 时间 温度 前系To, BC段表示在通电时间 右内,统与环境达到热平衡后的稳定阶段，其稳定温度（即室温）也就是系统的初温 系统温度从T0至T1的变化情况。由于温度的变化存在滞后的现象，因而断电后系统的温度还将略为上升到达T2，如CD段所示，DE段表示系统的自然冷却过程。根据牛顿冷却定律，当系统的温度T与环境的温度T。相差不大时，由于散热，系统的冷却速率dTdtK(T To) FT b(4)即冷却速率v dT与系统的温度T成线性关系。dt在实际测量时，可以从升温降温曲线的最高点D开始，记录系统经过一段冷却时间t

4、 2以后温度的变化量 T,由此可以算出系统在温度最高点的冷却速率VT。t2当系统自To升温到Ta时，其冷却速率相应从0增大到vT。所以在BD升温过程中，系统的平均冷却速t2率 1v_v21 T ,在此过程中由于散热而使系统最终产生的误差2 taT vt1t1T2 t2(5)系统的真正终温TfT2(6)t1 T2 _t2_数据处理时，还可用作图的方法求Tf值。将DE线段往左外延，再通过 P点（ti/2点）作横坐标轴的垂线与DE的外延线交于F点，则F点对应的温度就是系统修正后的终止温度Tf 。如果系统起始加热的温度 To不等于室温，则由于开始时的温度冷却速率不为零,系统的温度修正值不能用 诃 匸丄

5、式。从牛顿冷却定律知，当系统与环境的温度相差不大时（小于2 t215 C）,其温度冷却速率与温度差成正比。于是，可得开始加热时的冷却速率其中vo To Tv，温度计测得系统的终止温度T2时的冷却速率，可从上图求得（v丄）。所以在t2BD升温过程中系统的平均冷却速率v 1 (v。2v)1(To Tv2 T2 Tv)To T2 2T v2(T2 T)(7)系统的真正终温TfT22(Ta T)2T vt1v为用TaT2(T2 T) t2 t1To Ta 2T(8)【实验仪器】热学实验平台、电加热量热器（见右图）、测温探头（温度传感器）、物理天平（自备）量热罐中间的小孔插入将带电加热的量热器的电输入端

6、与热学实验平台的第二单元中的电压输出端相连。测温探头或玻璃温度计以监视内部液体温度的变化。【实验步骤】1、用天平称出内筒的质量，再用天平称出约100克左右的水，倒入量热器中。将测温探头电缆与热学实验平台面板上对应电缆座连接好。2、打开电源开关。3、记下初始温度值T1 C。4、 接上加热电阻的连线（同时按接触计时器“启动”按钮），系统开始加热、计时，同时不断搅拌量热器 中的水，以使加热均匀。5、当加热一段时间（如5分钟）后，拔掉加热电阻的连线，停止加热，记下加热的时间。同时继续搅拌，待温度不再上升时，记下系统的温度T2 C。6、 根据 J Ult / c1m1 + c2m2+ c3m3 Tf T0 求出热功当量。【数据记录及处理】【思考题】1、 如果实验过程中加热电流发生了微小波动，是否会影响测量的结果？为什么？不会2、 实验过程中量热器不断向外界传导和辐射热量。这两种形式的热量损失是否会引起系统误差？为什么?教师评语：1. 实验预习：（认真、较认真、一般、较差、 很差）;占30%2. 原始数据及实验结果：（准确