实验一固体比热的测定

1、 实验目的实验目的 1. 学会最基本的测量热量的方法混合法。 2. 测量金属的比热。 3. 学习热学实验中系统散热带来的误差的修正方法。 实验仪器实验仪器 量热器，温度计（050，准确到0.1），加热器，待测金属块，细线，物理天平，秒表，小量筒。 实验原理实验原理 温度不同的物体混合之后，热量从高温物体传给低温物体。若在混合过程中，与外界无热量交换，最后将达到一个稳定的平衡温度。这期间，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，此称为热平衡原理。将质量为mx,，温度为T1，比热为cx的金属块，投入量热器内筒中（设其与搅拌器的热容量为C1）。量热器的内筒装入水的质量为m0，其比热为c0，初温为T

2、2，与金属块混合后的温度为T3，温度计插入水中部分的热容量设为C2。根据热平衡原理，列出平衡方程 mxcx（T3T1）（m0c0C1C2）（T2T3） （1） 由此可得金属块的比热 （2） 量热器和搅拌器多由相同物质制成，查表可求得其比热C1，并算出C1m1c1，m1是量热器的内筒和搅拌器的总质量；而C219VJ1，V是温度计插入水中的体积，单位是cm3。只要测出m0、m、T1、T2、T3的值，则可由（2）式求得待测金属块的比热cx值。)()(13322100TTmTTCCcmcxx 在上述混合过程中，实际上系统总要与外界交换热量，这就破坏了（1）式的成立条件。为消除影响，需要采用散热修正。本

3、实验中热量散失的途径主要有三个方面。第一，若用先加热金属块投入量热器的混合法，则投入前有热量损失，且这部分热量不易修正，只能用尽量缩短投放时间来解决；第二，将室温的金属块投入盛有热水的量热器中，混合过程中量热器向外界散失热量，由此造成混合前水的温度与混合后水的温度不易测准。为此，绘制水的温时曲线，根据牛顿冷却定律来修正温度。方法如下：若在实验中做出水的温时曲线如图1所示，AB段表示混合前量热器及水的冷却过程，BC段表示混合过程, CD段表示混合后冷却过程。通过G点作与时间轴垂直的一条直线交AB、CD的延长线于E和F，使面积BEG与面积CFG相等，这样，E和F点对应的温度就是热交换进行无限快的温

4、度，即没有热量散失时混合前后的初温就是热交换进行无限快的温度，即没有热量散失时混合前后的温度；第三，量热器表面若由于水滴附着，会使其蒸发而散失较多的热量，这可在实验前使用干燥毛巾擦净量热器而避免。 图 1实验内容实验内容待测金属块与水混合可有多种方法，本实验采用将室温的金属块投入盛有温水的量热器中的混合方法，其散热修正采用上述修正的方法。1测出室温T1，测量待测金属块的质量mx ；2擦净量热器的内筒，称量它和搅拌器的质量m1,然后倒入高出室温2030的水，迅速将绝热盖盖好，插入温度计和搅拌器，不断搅动搅拌器，并启动秒表，每隔一分钟读一次温度数值，在混合前可测量读取数值8次（8分钟）；3把系有细

5、线的金属块迅速投入量热器内，使其悬挂浸没在水中，盖好盖子，继续搅动搅拌器，开始每隔15秒记录一次温度，2分钟后，每隔一分钟记录一次，共记录8次；4取出量热器的内筒,称其总质量并减去mm1,即为水的质量m0；5小量筒测出温度计浸入水中的体积V0；另换温水，重复上述实验一次。6实验时应注意（1）本实验的误差主要来自温度的测量，因此在测量温度时要注意，读数迅速且准确（准确到0.1）；（2）倒入量热器中的温水不要太少，必须使投入的金属块悬挂浸没在其中。1将实验中测出的各个数值填入下表前8分钟中间2分钟后8分钟次T( )次T( )次T( )次T( )次T() 次T( )15151526262637373

6、7484848m 0（kg） m （kg）m1（kg）C0（Jk11） C1（Jk11） V（cm3） 2使用坐标纸，绘制温时曲线，进行散热修正，确定T2、T3的数值。 3将各个测量数值代入（2）式，求得Cx,再根据重复实验值取平均值。 4从附表中查出所用金属快的比热值作为标准值，按公式求出实验的相对误差。 %100标准值标准值测量值E 思考题思考题 1混合法的理论根据是什么？ 2分析实验中哪些因素会引起系统误差？测量时怎样才能减小实验误差？ 3若采用预先加热金属块投入低于室温的水中混合的方法，本实验应怎样设计和进行操作？ 4如果混合前金属和水的温度都在变，其初温怎样测量？出现这种情况对实验有何影响？应怎样避免？ 附录附录 温度计温度计 温度计由玻璃和水银制成，玻璃的比热为0.19calg11，密度为2.5g。水银的比热为 0.033calg11，密度为13.6gcm3，因而1cm3玻璃的热容量为 0.192.50.47（cal1） 这相当于0.47g水的热容量，