测量冰的熔解热PPT课件

1、1测量冰的熔解热 一 实验目的 1.了解热量与温度的计量； 2.掌握热平衡等基本概念； 3.学习一种散热修正方法。 二、仪器用具 量热器、物理天平、水银温度计、量筒、玻璃皿、停表、冰等。 三、实验原理 （一） 基本原理 晶体在一定的压强下开始熔解时的温度，称为晶体在该压强下的熔点。一克质量的某种晶体熔解为同温度的液体所吸收的热量，叫做该晶体的溶解潜热，亦称熔解热。 本实验采取混合法测定冰的熔解热。其方法是，把待测系统A和已知其热容的系统B混合，并设法使混合后的系统与外界没有热量交换成为孤立系统D。 这样在孤立系统D中系统B（或 A）放出热量，全部为A（或B)吸收。 因已知热容的B系统在实验过程

2、中所传递的热量，可以由温度的变化求出，所以，待测系统A的热量交换可由此确定，从而求出A的熔解热。（二） 量热器图1 为了使实验系统D成为一个孤立系统，我们采用量热器。它能使系统与环境之间的热量交换（传导、对流和辐射）尽量减少。 量热器的种类多，随测量的目的、要求、测量精度的不同而异。最简单的一种如图1所示，它是由热的良导体铜做成的内筒，放在一个较大的热的不良导体塑料外筒中，内、外筒之间衬有发泡塑料绝热层，以减少系统散热。绝热胶木圆盖上附有带孔橡皮塞，可将温度计插入内筒，铜质搅拌器的绝缘塑料把柄伸出圆盖外，实验时可上下搅拌。这样的量热器可以粗略地认为接近于孤立系统。温度计搅拌器手柄盖子内筒隔热层

3、水冰通常把冰作为系统A；内筒+搅棒+温度计+热水作为系统B；再把A 、 B混合组成绝热系统D（三） 混合法测量冰的熔解热 实验时，量热器内筒中先盛以质量为m，温度 T2 的水。然后M克T1 的冰（设在实验环境下其熔点为T0 ）投入内筒与水混合；待冰全部熔解为水后，系统的平衡温度为T3 。 )(32000310TTCmmCCTTMMLTTMCm铜冰（）（）（ 设量热器内筒和搅棒的总质量为m 克，比热容为C铜，温度计的热容为m，冰的熔解热为L，冰的比热容为C 冰（400范围内为1.79J/g ），水的比热容为C0（等于4.1868 J/g ）。故热平衡时有：内筒、搅拌器和热水放出的热量,使冰升温至

4、熔点,熔解为水,再升至终温。对应的计算关系如下：为简单可选0 的冰，冰的熔点也是0 ，则冰的熔解热为：从上式可见，若把内筒搅棒和温度计的热容的效果看成水的 )(mCm铜质量的增加，则可把量热器的热容视为零。把叫做量热器的水当量)V,/93. 1cmCVJm的体积（单位是温度计浸入液体部分为了使系统与外界交换的热量达到最小，实验操作过程必须注意：不要用手直接接触量热器的内筒、搅棒；系统与环境温差要小，实验时间要短；减少或降低一切能导致热量交换的因素。03320)(1CTTTCmmCMLm铜（四）根据牛顿冷却定律粗略修正散热 计算式是在绝热的条件下得到的，实际上系统与环境并非完全绝热，我们用牛顿冷

5、却定律来粗略修正这种散热。 实验证明，当温差相当小时（大约不超过1015 ），散热速率与温度差成正比，这就是牛顿冷却定律，用数学式表示为：)(TKtqq是系统散失的热量；t是时间间隔 K为散热常数，它与系统表面积成正比并与表面吸收（或辐射）热的本领有关，T 、 是系统和环境的温度。 / 称为散热速率，即单位时间系统散失的热量。qt0/tq系统散热，反之吸热T则我们取系统初温T2，终温T3，使散热和吸热相互抵消，系统与环境近似绝热。图2系统从初温T2到室温，由于温度高于室温，系统散热。散失的热量为q散。ttAKSdtTKq2)(散SA如右图所示围面积T t(s)T2室温T3O t2 t t3SA

6、散SB吸0/tq系统散热，反之吸热T则从室温到终温T3，系统温度低于室温，系统吸热。q吸如下：BttttKSdtTkdtTKq33)(）（吸SB如图2所示由此可见，只要SA=SB，则q散=-q吸，系统绝热可用式计算冰的熔解热L。故整个实验操作要使SASB ，水冰的多少，温度的高低要根据具体情况而定。四 实验内容与步骤测量冰的熔解热及系统的初温和终温（1）测量内筒和搅拌器的总质量m（2）将量热器内筒注入约2/3高度的水，温度高过室温1015 。称出内筒+搅棒+水的质量mm （3）将内筒置于外筒中，盖好盖子；（4）准确测量初温T2 ：搅拌内筒中的水，每隔一定时间（如1分钟）读取T，读取7个实验点，

7、作图（如图2所示）可得T2 。秒表不停，继续投冰测温；（5）投冰。记录室温1；选取透明清洁0的小冰块3到4块，快速投入量热器内筒。不断地轻轻上下搅拌，一边搅拌一边读温（30秒读一次），记录最低温度T3 ，系统温度开始回升，继续测量7个实验点，作图准确确定T3。记录室温2，以=（ 1+ 2）/2代表室温；（6）测量内筒+搅棒+水+冰水的总质量Mmm（7）取出温度计观察水的痕迹，用量筒测出温度计没入水中的体积V；（8）做草图，看SA是否等于SB，若相差过大，调整各量再做一次。五数据记录与处理（1）作图准确求出T2和T3；各数据代入式求出L；（2）l公认=335（j/g ），比较测量值与公认值的误差，分析误差产生的原因。C铜=0.381（J/g）六 思考题1. 本实验中的“热学系统