热功当量的测量

1、实验2 热功当量的测量实验目的1. 用电热法测热功当量。2. 学习用牛顿冷却定律修正终温。仪器设备量热器 温度计 物理天平 停表 小量筒 稳压电源 直流电压表 直流电压表实验原理1 用电热法测热功当量J功可以转化为热，热也可以转化为功，它们是能量转化的两种方式。功的 单位常用焦耳(J),热的单位常用卡(cal), 卡的热量转化为功的焦耳数叫 做热功当量, 它的单位是J cal*。电热法测定热功当量的实验装置如图11 1所示。址热器"卜崗 B 呈建器内閒 C 遼鑒世iS 。.绝謙蛊E議压唱讯 F-电檢丝 G揮拌器 H.湛宜计 L掩氓柱图 11 1设加在电阻丝两端的电压为U,通过电阻丝的

2、电流为I，在时间也t内,电场力做功为：A=UI 纽(11 1)如果这些功全部转化为热，使盛水的量热器系统的温度从T。升高到T ,那么系统吸收的热量为：Q 二(m0c0 m1c1 m2c2 m3c3 0.46V)(T -T0)(11-2)式中m°C0、eg、m?C2、分别是水、量热器内筒、搅拌器、接线柱及电阻 丝的热容量，V是温度计插入水中局部的体积，单位是 cm3 , Q的单位是cal。如果整个过程系统和外界没有能量交换，贝A=JQ (11-3)-QAUL t(11-4)moco m|C| m2c2 m3c3 0.46VT -To2、系统散热的修正实际上，实验系统并非理想的绝热系统。

3、在加热使系统升温的过程中， 系统不可防止地要与外界进行热量交换系统向外散热。因此系统实际 到达的终温Tf要低于不散热时应到达的终温为了求得T,比须先求得 由于散热引起的温度损失T o(11-5)T =T-Tf求人T的方法如下。根据牛顿冷却定律，当系统温度与环境温度相 差不大时系统温度变 化的速度与系统的温度T和环境温度之差成正比。即：(11-6)dT 二 KT - 旳dt式中K是散热系数，与系统的外表状况及热容有关。假假设环境温度是不变 的，那么上式可写为：(11-7)gi=KT,dt实验时，选择系统自然冷却后的某时刻 t=0,温度为匸，经过时间t后温度 为T；，那么由11-7式积分，并代入上

4、述条件，得：T； -91K In 't T0 -9将K代入11-6式可算出每分钟系统散热而降低的温度近似等于：dT=|KT-日实验过程中每隔一分钟记下系统在加热过程中的温度、T、T3作为第1、2、3分钟的平均温 2 2度，根据11-9式可以求出第dT1,dT2,dT3，这样，第 1、2、T、T2、T3、为：厶 = d T1T2= dT2:T3= dT3T3。以(11-8)(11-9)T o、T 1、T 2、T221、2、3分钟内由于散热而降低的温度3、分钟末由于散热而导致温度损失实验内容1 用物理天平测出量热器内筒质量 "，搅拌器的质量m2，接线柱及 电阻丝的质量m3,在量热器内筒中加水，测出其质量 m,那么水的质量mo 为：m 0= m，- m 12 按图11-1连接好电路，接通电源，同时按下停表计时，记下开始 时的环境温度和系统的温度T0，以后每隔一分钟记录一次水温，直至水 温比室温高约100C左右。在此过程中必须不停的、均匀地，轻轻地对系 统进行搅拌，并记录电压 U和电流I。3断开电源，记下加热时间，隔一段时间后记下系统到达的最高温 度，同时再记录一次室温。当系统自然冷却时，每隔一分钟记录一次系统 的温度T。4. 测量温度计在水中局部体积 V 方法同实验105. 计算热功当量。思考题1. 实