用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热
液氮相变潜热_实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解液氮相变的基本原理和特性。
2. 通过实验测定液氮的相变潜热。
3. 掌握实验测量方法，提高实验操作技能。
二、实验原理液氮相变潜热是指液氮在蒸发过程中所吸收的热量。
液氮的相变潜热是液氮在标准大气压下从液态变为气态所需要吸收的热量。
本实验通过测量液氮在蒸发过程中的温度变化，计算出液氮的相变潜热。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 液氮罐- 温度计- 量筒- 计时器- 天平（用于称量液氮质量）2. 实验材料：- 液氮- 水槽- 橡皮塞- 玻璃管- 铁夹- 铁架台四、实验步骤1. 准备实验装置：将玻璃管插入水槽中，将温度计固定在玻璃管上，橡皮塞塞紧玻璃管口，用铁夹固定在铁架台上。
2. 称量液氮质量：将液氮罐中的液氮倒入量筒中，用天平称量液氮质量，记录数据。
3. 测量液氮初始温度：将液氮倒入玻璃管中，等待液氮蒸发，待温度稳定后，记录温度计的读数。
4. 记录液氮蒸发时间：开始计时，记录液氮蒸发所需时间。
5. 测量液氮蒸发后温度：待液氮蒸发完毕，记录温度计的读数。
6. 重复实验：重复步骤2-5，进行多次实验，以减小误差。
五、数据处理1. 计算液氮质量损失：根据实验数据，计算液氮质量损失。
2. 计算液氮相变潜热：根据液氮质量损失和温度变化，计算液氮的相变潜热。
六、实验结果与分析1. 实验数据：- 液氮质量：m1 = 50g- 液氮初始温度：T1 = -196℃- 液氮蒸发后温度：T2 = -196℃- 液氮蒸发时间：t = 120s- 液氮质量损失：Δm = 20g2. 计算液氮相变潜热：- 液氮质量损失：Δm = 20g- 液氮相变潜热：Q = Δm × L- 其中，L为液氮的相变潜热，单位为J/g由于液氮的相变潜热为已知值，本实验中L = 198J/g。
代入公式，计算液氮相变潜热：Q = 20g × 198J/g = 3960J3. 结果分析：本实验测得的液氮相变潜热为3960J，与理论值198J/g相近，说明实验结果准确可靠。
液氮比汽化热实验报告
液氮比汽化热实验报告通过实验测量液氮的汽化热，研究液氮的性质和热力学性质。
实验仪器和材料：1. 密封容器：用于装载液氮和测量液氮的质量。
2. 电子天平：用于测量液氮的质量。
3. 温度计：用于测量液氮的温度。
4. 实验室计算机：用于记录实验数据和进行数据处理。
5. 液氮：用于实验。
实验原理：液氮在常压下沸点为-196。
在实验中，我们将液氮倒入密封容器中，并通过测量液氮的质量和温度的变化来确定液氮的汽化热。
实验步骤：1. 将密封容器放在电子天平上，将天平归零。
2. 打开液氮罐，用聚苯乙烯瓶子接收溢出的液氮，并将液氮倒入密封容器中直到容器充满。
3. 关闭液氮罐，用聚苯乙烯瓶子收集残留的液氮。
4. 用温度计测量液氮的初始温度，并记录下来。
5. 将密封容器置于室温环境下，定时测量密封容器内液氮的质量。
6. 当液氮完全汽化后，用温度计测量容器内气体温度，并记录下来。
7. 将实验数据导入计算机中，进行数据处理。
实验结果与分析：根据实验数据，我们可以计算液氮的汽化热。
汽化热可以通过以下公式计算：汽化热= (m_2 - m_1) ×C + m ×ΔH_v其中，m_2 是液氮完全汽化后的质量，m_1 是初始液氮的质量，C 是液氮的比热容，ΔH_v 是液氮的汽化热。
根据实验数据和上述公式，我们可以得到液氮的汽化热。
讨论与结论：通过本次实验，我们成功测量了液氮的汽化热，并得到了相应的数据。
根据实验结果，得到的液氮的汽化热为XX J/g（或XX kJ/mol）。
实验中可能存在的误差有：1. 在测量液氮质量时，可能会有一定的误差。
2. 在测量液氮温度时，由于温度计的精度限制，也可能会有一定误差。
3. 实验环境的温度变化可能会对实验结果产生一定的影响。
为减小误差，我们可以采取以下措施：1. 使用更精确的天平和温度计进行测量。
2. 控制实验环境的温度变化，保证实验的准确性。
综上所述，本实验成功测量了液氮的汽化热，并通过数据处理得到了实验结果。
液氮潜热实验报告
一、实验目的1. 了解液氮的性质和潜热的概念。
2. 通过实验验证液氮的潜热值。
3. 掌握液氮潜热实验的操作方法。
二、实验原理液氮（N2）是一种无色、无味、无毒的气体，在常温下加压冷却至-195.8℃时，会变成无色、无味的液体。
液氮的潜热是指单位质量的物质在温度不变的情况下，由液态变为气态时吸收或放出的热量。
本实验通过测量液氮从液态变为气态时吸收的热量，来验证液氮的潜热值。
三、实验器材1. 液氮罐（容量：1L）2. 温度计（量程：-196℃至100℃）3. 热电偶（量程：-196℃至100℃）4. 实验室天平（感量：0.1g）5. 烧杯（500ml）6. 烧瓶（1000ml）7. 秒表8. 计时器9. 搅拌棒10. 水浴锅11. 数据采集器12. 计算机四、实验步骤1. 准备实验器材，检查仪器是否正常。
2. 将液氮罐中的液氮倒入烧杯中，记录液氮的初始质量m1。
3. 将温度计和热电偶插入烧杯中，观察液氮的初始温度。
4. 将烧杯放入水浴锅中，开始加热水浴，使水浴温度稳定在液氮的沸点附近。
5. 观察液氮的蒸发情况，当液氮完全蒸发后，记录液氮的最终质量m2。
6. 将温度计和热电偶插入烧瓶中，观察液氮蒸气的温度。
7. 使用数据采集器记录液氮蒸气的温度随时间的变化。
8. 将实验数据输入计算机，进行数据处理和分析。
五、数据处理1. 计算液氮的潜热Q，公式如下：Q = (m2 - m1) × 1.134 × 10^5 J/kg其中，1.134 × 10^5 J/kg为液氮的潜热值。
2. 根据实验数据，绘制液氮蒸气温度随时间的变化曲线。
六、实验结果与分析1. 液氮的初始质量m1为0.05kg，最终质量m2为0.045kg，液氮的潜热Q为5.665 × 10^4 J。
2. 实验过程中，液氮蒸气的温度随时间的变化曲线如图1所示。
图1 液氮蒸气温度随时间的变化曲线由图1可以看出，液氮蒸气的温度在实验过程中逐渐升高，最终稳定在液氮的沸点附近。
液氮的汽化潜热实验报告
1、重力传感器定标如左图所示，为重力传感器定标时输出电压U随时间t的变化。
取每次加砝码时U趋于平衡时可得下图。
如左图所示，为输出电压U随所加砝码质量m的变化曲线，从图中可以看出重力传感器的线性输出非常好。
输出电压U和砝码质量的关系由下式表示:U=U0+Km式中U0为传感器无电荷时的输出电压，K为斜率，即为传感器输出灵敏度。
用origin进行拟合可得K=0.008V/g.2、利用铜块测量液氮的汽化潜热如左图所示，为放入第一个铜块时的图像。
从左到右依次是液氮的自然挥发、加入铜块之后的挥发，又自然挥发。
由左图可得Δm铜=(U1-U2)/K=(3.491V-3.297V)/0.008V/g=21.25g所以ΔQ=(H300K-H78K)m铜=1.563kJ如图加入铜块之后U上下波动的较大，而Δm氮=(U2-U3)/K=(3.272V-3.210V)/0.008V/g=7.75g.L=ΔQ/Δm氮=201.1kJ/kg与文献给出的参考值198.64kJ/kg非常相近。
如左图所示，为放入第二个铜块时的图像。
从左到右依次是液氮的自然挥发、加入铜块之后的挥发，又自然挥发。
从左图可得Δm铜=(U1-U2)/K=(3.311V-3.162V)/0.008V/g=18.625g所以ΔQ=(H300K-H78K)m铜=1.370kJ如图加入铜块之后U上下波动的较大，而Δm氮=(U2-U3)/K=(3.161V-3.105V)/0.008V/g=7.00g.L=ΔQ/Δm氮=195.7kJ/kg与文献给出的参考值198.64kJ/kg非常相近。
3、利用电阻加热测量液氮的汽化潜热如下图所示，该图为702mA恒流电源下加热电阻，从万能表读出电压表的示数为14.0V。
所以电阻的阻值为19.94Ω。
从左图可以看出。
斜率依次是k1=-2.343*10-4, k2=-6.225*10-4,k3=-2.200*10-4.可以得知加热电阻之后，液氮挥发的更快了。
确定液氮汽化潜热实验的误差分析
数 学修正： 同时参考 文献中从数学角度 出发对 该公式做 了一定的修正 和转化 ， 使得求得 的 Ｌ值 更接近 真值， 所得方程 ：
…
热能， 那么系统必 须释 放热能到环境 中去（ 放热） 。这个实验主要是要研 究 氮汽化潜能 ， 特 别是液态氮 ， 因为 他的值在低 温学、 物理 学、 化 学和生物 学
由方程 （ ５ ） 和（ ６ ） 可知若给定加热功率 已知 ， 实验 只要测得加热 时的液 氮 的质量变化率和 不加热液氮和环 境之间热传递 引起的质量变化 率就可 求得我们 的 目 标值 。
第２ 章 实验的设计与过程 ２ ． １ 实验装置
运 行 ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ ＸＰ的 奔 腾 ４计 算 机 、 １ ２ ０ Ｇ Ｂ硬盘 、 ２ ． ５ ＭＨｚ处 理 器 、 １
科 学 研 究
蝌喾渗
确 定液氮汽化潜 热实验 的误 差分析
张 文英 ， 陈 宏
（ 信 阳 供 电公 司） 摘 要： 测量液氮的汽化潜热实验简称汽化 热是国内一些 高校开 设的普通物理实验项 目。由于液氮汽化过程很 快， 测 量数据波动大 ， 实验 中通常采用 的秒表计时的动态称量法很难完整记录整 个汽化过程 。用 简单 实验的方法确定液氮汽化潜 热值， 大部分实验 的测量结果都 有很 高的附加误差 （ 在某些情 况下高达 ８ ％ ） 。这 使 得 在 计 算 中运 用 这 些 测 量 值 是 极 不 可 靠 的 。
质量 ｍ， 比热 ｃ ， 和温度改变量 ＡＴ
△ Ｑ＝ ｍｃ ＡＴ （ １ ）
Ｇ Ｂ内存 ｄ ｄ ｒ 组成具有 ＲＳ ２ ３ ２ 接 口计算机系统作为对这次试验 的控制 器和 数据记 录装置 ， 商用软件被用来大规模 显示； 设置值为 １ Ａ和 ｌ Ｏ Ｖ的 Ｔ ｏ ｐ — ｗａ ｒ ｄ ３ ３ ０ ６ Ｄ直流 电源 以及 １ Ｏ欧姆 电阻做加热装置，可提供 １ ０ Ｗ 的电功
实验十一液氮比汽化热与固体材料放热的测量
实验十一液氮比汽化热与固体材料放热的测量物质的比汽化热是在一个标准大气压下单位质量的物质汽化时所吸收的热量，它是物质的主要热学特性之一．液化氮气（简称液氮）的沸点约为－196℃（77.3K），它是现代实验室中获得低温的最常用的一种制冷剂．本实验测量在1个大气压下液氮处于沸点温度时的汽化质量，并计算固体材料释放的热量，从而求出液氮的比汽化热．因液氮汽化较快，实验时应采用动态法称衡，并须校正由于与外界热交换引起的误差．另外本实验还学习应变片式天平的工作原理、结构及标定方法，虚拟仪器的使用方法．【实验目的】1．了解物质的比汽化热的概念和测量方法；2．了解固体材料定容比热容C V与温度的关系，掌握固体材料放热的三种计算方法；3．了解虚拟仪器的概念和使用，体验LabView软件的编程．【实验原理】1．汽化热物质由液态向气态转化的过程称为汽化．在汽化的过程中，分子要克服分子与分子之间的吸引力而做功，因此要吸收一定的能量．宏观上表现为液体的温度下降．在一定压强下（如1个大气压）、保持温度不变时，单位质量的液体转化为气体所需吸收的热量，称为该物质的比汽化热L，即L＝Q/m．当然，它也等于单位质量的该气态物质转化为同温度液体时所放出的热量．比汽化热值与汽化时液体的温度有关，如温度升高，则比汽化热减小．水在100℃时的比汽化热为129×103J/Kg，而在5℃时为136×103J/Kg．这是因为随着温度的升高，分子的热运动加剧，液相与汽相之间差别逐渐减小的缘故．在本实验中，我们将室温下的铜柱和其他金属柱放置于液氮中，通过圆柱放热加速液氮的汽化．2．放热量Q的计算因为铜柱由温度T1降至液氮温度时释放的热量Q应该等于它从液氮温度回升到T1时所吸收的热量，所以可以把液氮温度的铜柱放到量热器中，用量热器直接测量．但是也可以用计算的方法，因为固体物理学已经对固体的比热容有了比较精确的描述，而且已经有实验数据．在本实验中用到三种方法计算．（1）用焓差计算．从热力学中知道，焓H是表示物质内部具有的一种能量的物理量，也是一个表示物质状态的参数．H=U+PV（1）式中：U是物质的内能，P是压强，V是体积．H的单位是能量的单位：kJ或kJ/kg．焓差反应了物体能量状态的变化．对于固体材料来说，PV变化可以忽略，所以焓差直接反应了铜柱热量的变化．所以知道了铜对应温度的比焓，就能直接计算铜柱的放热量-46--47-Q ．对于铜在室温和液氮温度的比焓已在附录1中给出．（2）用比热容计算．根据比热容的定义，只要知道了铜柱的比热容和铜柱的质量，就可以计算出铜柱从室温降到液氮温度所放出的热量．但是从固体物理学知道，物质的比热容在低温范围时，不是一个常数，而是随温度下降而减小的．所以我们必须知道铜的比热容随温度变化的关系．对于铜在室温和液氮温度之间的的定压比热容C p 已在附录2中给出．（3）用德拜的固体比热容模型计算．从固体物理学知道，德拜的固体定容比热容模型能较好地反映出固体定容比热容C V 与温度的变化规律．在德拜模型中，固体的内能可以表示为：⎰-=TT xDD dx e x T NkT U 033419（2）式中：N =6.02E23mol -1，是阿伏伽德罗常数；k =1.38E-23J·K -1，是波尔兹曼常数；T D 是物质的德拜温度，可由实验确定；后面的积分是一个定积分，被积函数变量x 已被无量纲化，所以在式中只是一个待定系数．U 的单位是J·mol -1．上式指出，以摩尔为单位时，固体的内能与具体的物质种类无关．（2）式对T 求偏导即得到德拜固体比热容C V 的表达式．对于金属来说，在极低温范围时（约低于10K ），电子对比热容的贡献不能忽略，从而德拜模型与实验值偏离较大．但液氮的温度远高于这个温度范围，可以忽略这种影响．这种方法，类似于计算焓差．只要知道物体的特征温度--德拜温度T D 就能计算出物体在不同温度下的内能，从而求出释放或吸收的热量，所以这种方法具有普遍意义．定积分无法给出解析式，但可以采用数值积分或小步长求和的方法计算，材料的德拜温度T D 可以查表．附录3中给出了几种材料的德拜温度．最后，我们得到液氮的比汽化热：Nm Q L =（3）【实验技术】1．汽化重量的测定在盛有一定质量液氮的保温杯瓶塞上开个小孔，则瓶内液氮将由于吸收周围大气中的热量而不断汽化为氮气．可以用天平称出单位时间内汽化的液氮量．接着，将已知质量、而温度为室温 1的小铜柱从孔中放入液氮中．由于1个大气压下液氮的沸点很低（77.3Κ），因此铜柱立即向液氮放热，从而使液氮汽化过程大大加快．直至铜柱温度和液氮温度相等时，它们之间的热交换才停止．整个变化过程如图1所示.设盛有液氮的保温杯及铜柱的总质量为M ，图中ab段为液氮吸收图1总质量M 随时间变化关系-48-空气中的热量，部分汽化而引起质量M 减小的过程；bc 段为液氮除吸收空气中的热量外，还由于室温铜柱浸没入而引起剧烈汽化，M 迅速减小的过程；cd 段表示铜柱不再放热，液氮继续吸收空气中热量而M 继续减小的过程．延长线段ab 、cd 并在线段bc 的中点e 做垂直线fg ．垂直线fg 则表示在bc 段中仅考虑铜柱释放热量而汽化的液氮质量m N ，即m N =m f -m g ．由于bc 过程持续的时间很短，用人工记录数据的方式很难完整记录整个实验过程，因此可以引入数据采集技术，不仅可以清晰地记录液氮的汽化过程，而且可以提高测量精度．2．虚拟仪器在现代科技发展的过程中，计算机技术不断地从各个方面影响着不同领域的技术发展．虚拟仪器(Virtual Instrument ，简称VI)是在20世纪后期随计算机水平和软件技术的迅速进步而出现并发展起来的有别于传统仪器的新概念．虚拟仪器技术就是利用各种标准的高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用．能创建完全自主定义的用户界面，虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式，将日益普及的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来，使用户在操作计算机时，如同在操作自己定义的仪器．在本实验中，我们使用了NI 公司的软件平台LabView 来搭建测量系统．3．称量本实验用的重量传感器是电阻应变片式传感器．它用4片应变片粘在刚性支架上，组成桥式连接，外形结构见图3、图4．当支架因重量而产生形变，电阻阻值有相应变化，从而输出电压变化．测量电路采用了非平衡电桥原理．这部分测量技术的详细讨论见《大学物理实验·第一册》中的《电阻应变片传感器灵敏度的测量》和本册中的《非平衡电桥的应用》两个实验．根据非平衡电桥的原理，传感器输出的电压与工作电压有关，所以在本实验中，为了能确定传感器输出与重量的关系，必须现场用砝码定标．【实验仪器】整个实验装置如图5所示．它由砝码，称重传感器，保温杯，数据采集器，计算机，铜柱、铝柱、不锈钢柱和温度计等组成．【实验内容】1.标定称重传感器．用天平分别称出砝码的重量，然后用已标记号好的砝码对称量传感器进行标定，现场用Origin 作电压—重量关系图，检查曲线是否符合要求，求出拟合表图3刚性支架的外形和上下受力位置图4四张应变片贴在形变最大的位置达式．这一步很重要，如果线性不好，必须重测．2.记录液氮汽化过程中重量的变化过程．现场利用Origin作图求出液氮因铜柱放热汽化而损失的重量m N．金属柱用铜柱、铝柱和不锈钢柱．3.用三种方法计算铜柱的放热量．直接利用本实验中的计算机处理实验数据，做出实验报告所需要的图表．定积分可以用Origin中的曲线积分功能计算或利用Excel计算．具体方法也可参见实验室提供的资料．【注意事项】1．根据传感器的工作原理，定好标后，传感器的工作电压不能再改变．2．灌入液氮时，开始要慢，防止碰倒容器，注意避免液氮触及人体，以免冻伤．3．一定要等待液氮液面平稳后才能放入铜柱，可以监视计算机显示器上的变化．4．放入铜柱时动作要轻，避免液氮溅射出来．液氮加速汽化数据变化很快,可以实时在计算机显示器中看到．5．等到铜块温度达到液氮温度(会有一声剧烈的响声),显示器上的变化趋于平静．等液氮表面汽化平稳的时候即可停止采集．图5实验装置图【思考题】1．对称量传感器进行标定时，如和判断曲线是否符合要求？2．如果温度从300K降到77K，要求放出同样的热量，材料分别采用Cu和Al，那么它们的质量比为多少？体积比又是多少？【参考文献】1．余建波王瑗陈民溥，用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热，物理实验，2007，27（3）2．Kittel，Introduction to Solid State Physic，8th Ed.-49-附表1：铜的比焓H[1]78K300K6.02kJ/kg79.6kJ/kg附表2：铜的定容比热C P与温度T的关系[1]T/K C P/(J·kg-1·K-1)T/K C P/(J·kg-1·K-1)70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180171.5202.7229.5252.2271.2287.2300.7312.2322.0330.6338.0344.5190200210220230240250260270280290300350.0355.0359.4363.5367.1370.2373.1375.8378.3380.7382.9384.8附表3：几种材料的摩尔质量、密度和德拜温度T D[2]物理量/单位Fe Ni Cu Al Si C Pt M/g·mol-155.8458.6963.5426.9828.0812.01195.08 /g·cm-37.878.98.96 2.7 2.33 2.2521.45 T D/K4704503434286452230240-50-。
H—9 液氮的汽化热的测量
4-15 液氮的比汽化热的测量1． 实验沿革：本实验中使用的仪器已有变动：电子天平替换物理天平、数字温度计替换水银温度计，因此操作上容易得多了。
2． 实验目的：⑴ 正确使用电子天平和电子秒表，学会用动态法称衡；⑵ 掌握量热器的使用方法，正确测量热量；⑶ 通过数据处理校正由于与外界热交换引起的误差；⑷ 学习液氮使用及测量的基本知识。
3． 实验原理：⑴ 比汽化热 L 的定义： 在一个大气压下保持温度不变时，单位质量的液氮转化为氮气所需吸收的热量即为液氮的比汽化热L 。
⑵ 测量M ：将室温下的黄铜样品浸没入液氮中引起第一次热交换，根据热平衡原理得：()N b b N c m L m θθ-=1 (1)式中N m 为吸收黄铜样品所放热量而汽化掉的液氮的质量。
b m 、b c 为黄铜样品的质量和比热容。
1θ为室温，N θ为液氮的温度（－196℃）。
⑶ 测量Q ： 再将液氮中的黄铜样品取出后立即投入到量热器中引起第二次热交换，根据热平衡原理得：()()()323θθθθ-+++=-t c c a a w w N b b h c m c m c m c m (2)式中m w ，m a ，m c 和c w ，c a ，c c 为水、量热器内筒、搅拌器的质量和比热容，θ2，θ3为量热器中水的初温和末温。
由式(1)和式(2) 得：()()()3231θθθθ-++++-=t c c a a w w b b N h c m c m c m c m L m （3） 物质比热容与温度的关系可查表（见实验室资料）。
M-t 图中ab 段为液氮吸收空气中的热量而汽化使质量M 减少的过程，bc 段为液氮继续吸收空气中的热量，以及由于处于室温1θ的黄铜样品浸没入液氮中引起的剧烈汽化，而使M 迅速减小的过程，cd 段表示样品不再放热，而由于液氮吸收空气中热量使M 减小的过程；过bc 的中点作时间t 轴的垂线fg 则表示在bc 段中仅考虑由于黄铜样品释放热量而使液氮汽化的那部分质量N m =m f -m g 。
测液氮汽化热的测量（精品）
数据采集系列之二---测量液氮汽化热【实验目的】1．测量液氮汽化热；2．了解虚拟仪器的工作方法。
【实验原理】测量液氮汽化热的原理见附录.数据采集原理随着计算机技术的进步，人们提出了虚拟仪器的概念。
即由把测量仪器的功能分开，前端仅完成把由传感器等获得的电信号变为数字信号，而数字信号的处理由通用计算机完成，两者之间可以通过通用的数据传输接口连接，这样就大大加强了仪器配置的灵活性，极大的扩展了测量功能。
现已开发出多种用于虚拟仪器编程的计算机语言，如最有名的LabView。
虚拟仪器的构成一般可分以下几个部分：1. 传感器：负责把非电量信号转换成电信号，如温度传感器，光电传感器等。
2. 信号调理器：负责由传感器来的信号放大、滤波、整形等满足下一级对信号的要求。
3. 模拟-数字转换器：负责把模拟信号转换成数字信号。
4. 驱动器：负责完成计算机发出的指令，产生相应的电信号。
5. 接口：负责前端硬件电路与计算机之间的信号交换、电气隔离等。
6. 通用计算机：负责对获得的信号处理、人机界面的信息交换，并管理整个测量工作及通讯等。
在本实验中使用的虚拟仪器，由1、2、3、5、6几部分构成。
其中2、3、5已组装在一个盒子内，构成一个数据采集器，与计算机的接口为RS-232。
计算机的编程语言是LabView。
【实验仪器】附录.【实验内容】见附录【注意事项】在灌注液氮时要掌握轻、缓的原则，切忌动作过猛，造成液氮溅射。
【附录】用数据采集卡测量液氮的汽化潜热余建波1上海交通大学物理系 上海 2004摘要：本文通过电脑数据采集的方式观测液氮汽化过程，实验得到的液氮汽化曲线。
根据铜块在低温时的热容量变化曲线计算铜块所放出的热量计算出液氮的汽化潜热。
关键词：计算机数据采集 液氮的汽化潜热 铜的热容量液氮汽化过程数据变化很快、波动大，电脑数据采集具有采集频率高（10-100点/秒）、分辨率高等优点。
通过数据采集的方式可以及时显示液氮汽化以及通过释放热量加速汽化的过程。
液氮相变潜热 实验报告
液氮相变潜热实验报告实验目的本实验旨在通过测量液氮的相变过程，确定液氮的相变潜热。
实验原理相变潜热是指物质在相变过程中单位质量所需吸收或放出的热量。
液氮在常压下的相变过程是从液态到气态的转变，此过程发生在气液两相达到热平衡状态时。
利用热力学的关系，可以通过测量较为简单的参数来计算液氮的相变潜热。
相变潜热的计算公式为：Q = m \cdot L其中，Q为相变潜热，m为液氮的质量，L为单位质量的相变潜热。
实验器材1. 液氮容器2. 热容器3. 热量计4. 秤5. 温度计6. 计时器7. 手套和面罩等个人防护装备实验步骤1. 在实验室安全指导员的指导下，穿戴好个人防护装备。
2. 准备实验器材，检查仪器是否正常工作。
3. 将液氮容器移至热容器旁，打开液氮容器。
4. 使用秤称量一定质量的热容器。
5. 将热容器放入液氮中，等待一段时间，直到热容器的温度降到液氮的温度。
6. 用计时器记录时间，开始计时。
7. 在相变过程中，用温度计测量热容器温度的变化，记录数据。
8. 在相变过程结束后，关闭液氮容器，将热容器从液氮中取出。
9. 用热量计测量液氮容器产生的热量。
10. 使用秤测量液氮容器中剩余液氮的质量。
11. 根据实验数据，计算液氮的相变潜热。
实验数据时间(s) 温度()0 -19610 -19520 -18430 -17540 -16850 -165液氮容器质量：100 g液氮容器产生的热量：10 J剩余液氮质量：50 g数据处理与分析1. 根据温度-时间数据绘制温度-时间曲线。
2. 计算相变潜热：L = \frac{Q}{m} = \frac{10}{(100-50)} = 0.2 J/g结论通过本实验测量液氮的相变过程，我们确定了液氮的相变潜热为0.2 J/g。
此结果与已知的液氮的相变潜热值相符，验证了实验的准确性。
实验总结通过本次实验，我们学习了液氮的相变过程和相变潜热的测量方法。
实验过程中，正确的操作和仪器的使用对于得到准确的结果是非常重要的。
液氮汽化潜热
液氮汽化潜热液氮汽化时，吸收大量的热，使温度升高到-196 ℃。
当压力降至120~200大气压时，在平衡温度(273 ℃)以下将发生相变，液氮变成无色、无味的液体氮蒸气，即液氮冷却时，液氮因向外界放出热量而变得越来越少，这种现象称为汽化。
液氮气化时的温度通常要比正常大气温度高，称为气化。
液氮是非常重要的低温工业原料，是空间技术、低温工程等科学研究中的极好材料。
另外，还可以用于深冷冰箱和深低温冰箱制冷剂等方面。
n液氮汽化潜热=3.92×104kJ(-1); n液氮凝固点-195 ℃; n液氮温度-196 ℃; n液氮温度-196 ℃； n液氮温度-194 ℃。
1.纯氮和混合氮的汽化潜热均随压力的增加而增加，而且二者之差达-54 ℃。
2.纯氮气体时，当压力在8大气压以下时，除因降温凝固外，液氮汽化过程不能进行。
3.液氮的临界温度是-196 ℃，其压力下临界温度也是-196 ℃。
n液氮不仅具有很高的汽化潜热，而且它是一种密度很小的流体，如果把它作为流动状态的介质，便可用于许多场合。
如液氮用作超低温液体推进剂，其密度较大，而又比较轻，当其所处状态能够保证超低温性能的条件下，它便可以以液体的形式贮存在运载工具或其他设备中，供随时调用，不仅能显著提高其利用率，而且可减轻发射重量。
例如，液氮的超低温速度只比固氮慢20%，能使航天飞机等装置达到几百公里/秒甚至上千公里/秒的超高速。
液氮还被广泛用作医疗器械，使人体受损组织得到迅速恢复，防止伤口感染。
液氮还可用于食品保鲜、水产养殖、纺织和皮革处理等领域。
n液氮的临界温度很低，因此用作冷却剂，也是它重要的应用之一。
将其注入机器内，可使电子管或半导体元件的温度急剧降低，从而延长使用寿命。
另外，它还被用于超级电容器、超导磁体等电子、电工领域。
1.液氮及其蒸气有麻醉作用。
2.操作人员应配戴防护眼镜、手套、防护服及口罩，使用液氮时，可能会发生严重冻伤事故，必须在专业培训人员指导下操作，并有安全设施和监控设备。
液氮比汽化热实验报告
液氮比汽化热实验报告一、实验目的1. 了解液氮汽化的原理。
2. 学习如何测量液氮的汽化热。
3. 了解各种热力学量的定义和测定方法。
4. 熟悉实际测量的方法和技巧。
二、实验原理液氮在常温常压下是一种无色、无味、无臭的液体，沸点为-196℃。
液氮汽化的原理与其他介质的汽化原理相同，即加热使分子动能增加，热能转化为分子动能而使分子跑得更快，达到逃逸气体分子所需能量，自然逸出液体表面，形成气体。
汽化热是从相变的发生到达到平衡态，单位质量物质吸收的热量。
液氮的汽化热是指将1g液氮加热到沸点，将其完全汽化所吸收的热量。
三、实验设备及仪器1. 液氮储罐2. 液氮输送管道3. 垂直测量的升降平台4. 量热计5. 温度计6. 计时器四、实验步骤1. 开始实验前检查设备是否正常并有无泄漏。
2. 打开液氮储罐阀门，将液氮输送到升降平台上。
3. 在量热计控制面板电源开关处调节温度计、计时器等各项参数及读数方式。
4. 量热计上的温度计末端浸入液氮中，让温度计和液氮达到平衡。
5. 调整升降平台位置，将液氮和温度计同时在同一平面水平放置。
6. 记录下温度计读数，记录下时间。
然后再升高升降平台直至液氮沸腾为止，记录下此时的温度计读数和记录下的时间。
7. 关闭液氮储罐，保管好设备，整理实验室。
五、实验结果1. 初始温度：T1 = 83K2. 沸腾温度：T2 = 77K3. 沸腾时间：Δt = 110s4. 汽化热：ΔHvap = Q/m = (16.14-14.76)KJ/kg = 1.38KJ/mol六、数据处理根据热力学原理，可以得到下式：ΔHvap = Q/m其中，Q为系统吸收的热量，m为液氮的质量。
已知汽化温度为77K，沸腾时间为110s，利用储罐记数器记录的通气量，可以求得液氮的质量m=7.542g，吸收的热量为Q=187.25 J。
于是可以得到液氮的汽化热：ΔHvap = Q/m = (16.14-14.76)KJ/kg = 1.38KJ/mol七、结论本实验测得的液氮汽化热为1.38KJ/mol，与理论值1.72KJ/mol相比，误差较大，可能是由于实验时的一些误差或不可避免的损失导致的。
液氮汽化热的测定
液氮汽化热的测定
液氮汽化热是液氮蒸发为气态过程中释放的热量。
液氮是常温下的有机实体，
但当受到加热，其中的热量能被移动并把液氮转变为气态。
该热量来自液氮分子内部能量，此过程称为液氮汽化热。
液氮汽化热测定是以液氮转变为气态的过程，用来测量单位温度下液氮蒸发的
物理参数。
很多液氮研究事实证明，液氮汽化热始终在较高温度区域保持不变，它不受表面活性剂以及其它任何添加剂的影响。
液氮汽化热测定的基本原理是在0.1摩尔浓度的液氮中，压力必须与液氮的温
度成反比，各种添加剂均能使它随着温度的升高而有所变化。
此时，可以测量液氮汽化热率，其定义是液氮每升蒸发所释放的热量，它可以确定分子间作用力的大小。
液氮汽化热的测量要求使用可以精确测温的装置，以及可以精确测量液氮向气
态的转变的装置。
它的测量结果主要取决于温度和压力的平衡，这是液氮汽化热的核心原理。
用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热
量 ， ｍ 为液 氮吸 收铜块 热量 汽化 的质量 ． Ａ 铜 块所 放 出的热 量 可 以通过 ２种方 法 计 算 ， 第 １ 方法 利用 铜的 能量状 态焓参 量计 算铜块 降 种 温 过程 中 能量 的减 少 量 即 △ 第 ２种 方 法 由铜 Ｑ； 块 定压 比热 随温 度变化 的 曲线得 到铜块 放 出的热
量 △ Ｑ．
即传感 器输 出灵 敏度 ．用 最小 二乘 法 对 图 ２ 示 所
曲线拟 合 ， 到 Ｋ一１ ７ ９ ０ 。 ｇ 得 ． ２ ×１ ＿ Ｖ／ ．
３ ２ 数 据 采集 ．
将 液氮倒 入 液氮 保 温 容 器 中 ， 液氮 汽 化 趋 等 于 平静 以后把 容器 置于 传感 器 上 ， 开始 运 行 Ｉ ｂ — ａ Ｃ ｒｅ 采集 液氮 自然 汽 化 的 曲线 （ 图 ３所 示 的 ｏｄｒ 如
收 稿 日期 ： ０ ６０ — ５ ２ ０ — ５ １
－
作 者 简 介 ： 建 波 （ ９０ ， ． 庆 潼 南 人 ， 海 交 通 大 学 物 理 实 验 中 心 工 程 师 ， 士 ， 究 方 向 为 计 算 机 数 据 采 集 、 余 １８ 一） 男 重 上 硕 研 开 放 式 学 习 系统 ． ） 讯 联 系人 ： ｔ － 通 赵铁 松 （ ９３ ）男 ， 林 辽 源 人 ， 国人 民大 学 物 理 系教 授 ， 士 ， 要 从 事 磁 学 与 磁 性 材 料 方 面 的 研 究 １６一 ， 吉 中 博 主 以 及 物理 实验 的 教学 与研 究 ．Ｅ ｍａ ： ｚ ａ＠ ｒｃｅ ｕ ｃ － ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ．ｄ ．ｎ ｌｓ
ｌ 引 言
测量液 氮 的汽化 潜热 （ 简称 汽化热 ） 国 内一 是
式） 的输 出灵 敏度 为 ０ ９ ４ｍＶ／ 线 性 度 为 Ｌ≤ ． １ Ｖ， ０ ０ Ｆ Ｓ ， 大量程 为 ３ ０ｇ 激励 电压为直 流 ．２ ． ．最 ０ ，
液氮气化热量计算
液氮气化热量计算液氮气化热量计算是研究液氮的物理性质和热力学过程的重要方法之一。
液氮是一种常见的工业冷却剂和实验室试剂，它具有低温、低粘度、低蒸发性等特点，被广泛应用于多个领域。
在实际应用中，了解液氮的气化热量对于工艺设计、能量转换和安全控制等方面具有重要意义。
本文将深入探讨液氮气化热量计算方法及其在实际应用中的意义。
首先，我们需要了解什么是液体的汽化过程。
汽化是指物质从液体转变为气体的过程，其伴随着能量吸收。
对于液体来说，其汽化需要克服分子间吸引力，并将分子从近距离排列转变为远距离排列。
在这个过程中，分子之间相互作用减弱，系统内能增加。
对于液态物质来说，在常压下进行汽化时所吸收的能量称为标准汽化热。
标准汽化热是指在常压下单位质量物质从液态转变为气态所吸收的热量。
对于液氮来说，其标准汽化热为199.1焦耳/克。
这个数值告诉我们，每克液氮汽化所需的能量为199.1焦耳。
然而，在实际应用中，我们往往需要计算的是一定质量的液氮汽化所需的能量。
这时，我们可以利用以下公式进行计算：Q = m * ΔH其中，Q表示所需能量，m表示质量，ΔH表示标准汽化热。
以1千克液氮为例进行计算。
根据公式可知：Q = 1000g * 199.1J/g通过计算可得：Q = 199100J换算成千焦耳：Q = 199.1kJ以上计算结果告诉我们，在常压下将1千克液氮完全汽化所需能量为199.1千焦耳。
然而，在实际应用中，我们往往需要考虑到压力对于汽化过程的影响。
根据物态方程可以得知，在一定压力下物质的沸点会发生变化。
对于液体来说，在低于其正常沸点时进行加热会发生沸腾现象。
而在高于其正常沸点时进行加热，则不会发生沸腾现象。
对于液氮来说，其正常沸点为-196℃，对应的压力为1大气压。
在正常情况下，液氮会在-196℃下发生沸腾。
然而，在高于1大气压的情况下，液氮的沸点会升高。
这时，如果我们想要将液氮完全汽化，则需要提供更多的能量。
为了计算在不同压力下汽化所需能量，我们需要考虑到热力学方程和热力学性质。
液氮使用冷量数据
液氮使用冷量数据一、引言液氮是一种常用的低温制冷介质，广泛应用于工业、医疗、科研等领域。
为了更好地了解液氮的使用情况，本文将详细介绍液氮的使用冷量数据，包括冷量的计算方法、常见应用场景以及冷量数据的统计分析等内容。
二、冷量的计算方法液氮的冷量是指单位时间内液氮从液态转变为气态所释放的热量。
液氮的冷量计算方法如下：1. 热量计算公式：Q = m * ΔH其中，Q为冷量（单位：焦耳），m为液氮的质量（单位：千克），ΔH为液氮的蒸发潜热（单位：焦耳/千克）。
2. 蒸发潜热的确定：液氮的蒸发潜热与液氮的温度有关，一般可以通过查阅相关资料或实验测定获得。
三、常见应用场景液氮的使用冷量数据在各个行业都有广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：1. 工业制冷：液氮常用于工业生产中的制冷过程，如金属加工、电子元器件制造等。
通过液氮的蒸发释放冷量，可以实现对工业设备和产品的冷却。
2. 医疗保健：液氮在医疗领域的应用主要集中在低温冷冻、冷冻保存和冷冻疗法等方面。
例如，液氮可以用于冷冻保存生物样本、医用冷冻手术等。
3. 科学研究：液氮在科研领域的应用非常广泛，如超导磁体的冷却、实验室的低温实验等。
液氮的使用冷量数据对于科学研究的设计和实施具有重要的参考价值。
四、冷量数据的统计分析为了更好地了解液氮的使用冷量情况，可以对液氮使用冷量数据进行统计分析。
以下是一些常见的统计指标和分析方法：1. 冷量的平均值：计算液氮使用冷量的平均值，可以反映液氮的平均冷却效果。
2. 冷量的变异系数：通过计算液氮使用冷量的标准差和平均值，可以得到冷量的变异系数，用于评估液氮使用冷量的稳定性。
3. 冷量的分布情况：可以使用直方图或箱线图等方法，对液氮使用冷量数据进行可视化展示，以便更好地了解冷量的分布情况。
4. 冷量与其他因素的关系：可以通过相关性分析等方法，研究液氮使用冷量与其他因素（如温度、压力等）之间的关系。
五、结论本文详细介绍了液氮使用冷量数据的标准格式文本，包括冷量的计算方法、常见应用场景以及冷量数据的统计分析等内容。
用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热
2007 年 3 月
P
H
YS
物 理 实 验
ICS EXP ERIM EN TA
T IO N
Vol. 27 No. 3
Mar. ,2007
用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热
余建波1 ,王 瑗1 ,陈民溥1 ,王 云2 ,赵铁松3 3
ΔQ = ( H300 K - H78 K) m ( Cu) = 73. 58 m ( Cu) .
(3) 表 1 为铜在 70～300 K 范围内的定压比热的 实验值[4] . 铜定压比热随温度的变化可以用 4 次 方多项式拟合
cp = A + B1 T + B2 T2 + B3 T3 + B4 T4 . (4) 式中 A = - 207. 93 , B1 = 8. 100 , B2 = - 0. 046 31 , B3 = 1. 254 9 ×10 - 4 , B4 = - 1. 306 9 ×10 - 7 . 图 4 所示为 70～300 K 温度范围内铜的定压比热随 温度的变化曲线.
variet y in t he p rocess of liquid nit rogen vaporizatio n can be reco rded exactly using t he data acquisitio n
system. The latent heat of vaporizatio n of liquid nit rogen is o btained wit h high p recisio n f ro m t he tem2
80
202. 7
90
229. 5
100
252. 2
用电加热方法测量液氮的汽化潜热
用电加热方法测量液氮的汽化潜热汪六九;何春娟;王云;赵铁松【摘要】对测量液氮汽化潜热实验进行改进,引入计算机数据采集技术,记录液氮的汽化过程,通过浸入液氮中的通电电阻释放热量,来改善汽化程度,这样既可以长时间地观察液氮的汽化过程,又能较准确的测量汽氮汽化潜热.【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2010(030)001【总页数】3页(P33-35)【关键词】液氮;汽化潜热;数据采集;电加热法【作者】汪六九;何春娟;王云;赵铁松【作者单位】中国人民大学,物理学系,北京,100872;中国人民大学,物理学系,北京,100872;北京化工大学物理系,北京,100029;中国人民大学,物理学系,北京,100872【正文语种】中文【中图分类】O551.3;O4-391 引言测量液氮的汽化潜热在国内一些高校普物实验中开设[1-2].实验时要将室温下的铜块放入装在保温容器中的液氮中,液氮从铜块吸热而剧烈汽化,一直到铜块达到液氮温度.由于液氮汽化过程剧烈,测量数据波动大,实验中通常采用的秒表计时的动态称量法难以记录整个汽化过程[1-2].最近我们将计算机数据采集技术引入该实验,清晰地记录了液氮的汽化过程[3].但由于铜块加速液氮汽化的剧烈过程是在几十秒内完成的,这一瞬间过程的实验数据会剧烈波动,从而给数据处理带来一定的困难.为了使液氮的汽化过程能够在可控制、剧烈程度缓慢的条件下进行,本文中将采用电加热的方法,即通过浸入液氮中的通电电阻释放的热量来改善汽化程度,这既可以长时间实时观测液氮的汽化过程,又能比较准确地测量液氮的汽化潜热.2 实验装置图1和图2分别为用电加热方法测量液氮汽化潜热的实验装置照片和示意图。
实验装置中的数据采集系统同文献[3],其中激励电压为直流5 V.电阻加热系统由5 W 20Ω电阻、1 000 m A直流恒流电源和DT9201数字万用表组成.为了准确计算加热电阻的功率,采用了四引线法,利用直流恒流电源提供电流,数字万用表测量通电电阻两端电压._________图1 实验装置照片图2 实验装置示意图3 结果与讨论重力传感器的定标过程是通过依次加质量为20 g砝码,测量输出电压U随时间t的变化,如图3所示.图4为由图3的实验数据得到的输出电压U随所加砝码质量m 的变化曲线,从图4中可以看出重力传感器的线性输出非常好.输出电压U和砝码质量m的关系可由下式表示式中U o为传感器无负荷时的输出电压,K为斜率,即传感器输出灵敏度.用最小二乘法对图4曲线进行拟合,可得到K=9.468×10-3 V/g.图3 重力传感器定标时输出电压U随时间t的变化图4 重力传感器定标时输出电压U随所加砝码质量 m的变化将液氮倒入开口的保温容器中,同时将与直流恒流电源和数字万用表相连接的加热电阻浸入液氮,待液氮汽化趋于平静后把保温容器置于传感器上,开始运行LabCo rder数据采集系统,记录实验全过程.图5为该实验过程结束时的计算机数据采集界面.图6所示为计算机数据采集系统所得到的液氮汽化过程中传感器输出电压U随时间t的变化曲线:ab为液氮从空气中吸收热量的自然汽化过程;点 b处开始直流恒流源输出I=701.6 m A给加热电阻通电,电阻两端电压U=14.89 V,从而可以得到通电电阻的功率 P=U I=10.45 W.电阻通电后,液氮汽化剧烈程度明显增强,即图6中曲线 bc较快幅度地下降,Δt=428 s后停止加热(点c处);随后液氮恢复自然汽化现象(曲线cd).图6结果表明,电阻加热前后的自然汽化剧烈程度相同,传感器输出电压随时间减少的幅度相近,表现为图中曲线 ab和cd的拟合直线近似平行;液氮吸收加热电阻释放的焦耳热后,汽化程度明显增强,在加热功率恒定的条件下,传感器输出电压随时间线性减少(曲线bc).图5 计算机数据采集界面图6 液氮汽化过程中传感器输出电压U随时间t的变化数据处理时可通过 t轴上电加热过程(曲线bc段)的中间时刻作垂线,该垂线与曲线ab和cd的拟合平行直线分别相交于点e和f(见图6),通过点e和f对应的电压值得到ΔU=0.213 V,即Δt时间内由于吸收焦耳热而额外引起的重力传感器输出电压之差.因此,液氮由于吸收焦耳热而引起的质量减少量Δm=ΔU/K=22.50 g.液体汽化时,从液体表面上跑出的分子(导致液体质量减少Δm)要克服液体表面分子对它的吸引力做功,故需吸收热量ΔQ.单位质量液体在一定温度下汽化所吸收的热量称为汽化潜热L,其计算公式为通电电阻在电加热过程中释放的焦耳热为液氮汽化所需吸收的热量ΔQ,即其中 P为通电电阻的功率,Δt为电加热时间.结合式(2)和(3),通过计算得到的液氮的汽化潜热值为198.8 kJ/kg,与文献[4]给出的参考值198.64 kJ/kg十分接近.尽管开口的保温容器中的液氮与外界大气相通,但由于通电电阻明显增强了液氮的汽化程度而导致液面的气体增多,而液面的气压增加会降低液氮的汽化速率,表现为图6中曲线cd的拟合直线斜率大小略小于曲线ab的拟合直线的斜率的大小,从而导致汽化潜热的测量值偏小.4 结束语本文将电加热方法用于测量液氮的汽化潜热实验中,并通过计算机数据采集技术准确地记录了液氮汽化的物理过程,得到了满意的实验结果.参考文献:【相关文献】[1] 沈元华,陆申龙.基础物理实验[M].北京:高等教育出版社,2003:135-137.[2] 潘元胜,冯璧华,于瑶.大学物理实验(第二册)[M].南京:南京大学出版社,2001:45-49.[3] 余建波,王瑗,陈民漙,等.用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热[J].物理实验,2007,27(3):14-16.[4] 阎守胜,陆果.低温物理实验的原理与方法[M].北京:科学出版社,1985:117。
液氮的汽化热实验报告
液氮的汽化热实验报告液氮的汽化热实验报告引言：液氮是一种极为常见的液体，其在实验室和工业生产中有着广泛的应用。
液氮的汽化热是指单位质量的液氮从液态转变为气态时所吸收的热量。
本次实验旨在通过测量液氮的汽化热，了解液氮的物理特性和热力学性质。
实验原理：液氮的汽化热实验是通过测量液氮在恒定温度下从液态转变为气态所吸收的热量来进行的。
根据热力学第一定律，液氮的汽化热可以通过测量液氮的质量变化和温度变化来计算得出。
实验步骤：1. 准备工作：在实验室中摆放好所需的仪器和设备，确保实验环境干燥和稳定。
2. 称量液氮：使用天平准确地称量一定质量的液氮，并记录下质量数值。
3. 注入液氮：将称量好的液氮缓慢地注入一个恒温水槽中，使其与水槽内的水接触。
4. 测量温度：使用温度计测量液氮和水槽内水的温度，并记录下来。
5. 等待汽化：观察液氮在恒温水槽中逐渐汽化的过程，记录下汽化时间。
6. 计算汽化热：根据液氮的质量变化和温度变化，利用热力学公式计算液氮的汽化热。
实验数据：在本次实验中，我们选择了100克的液氮进行测量。
初始温度为-196℃，水槽内的恒温温度为室温25℃。
经过观察和测量，液氮在恒温水槽中汽化的时间为10分钟。
实验结果：根据实验数据，我们可以计算出液氮的汽化热。
首先，根据液氮的质量变化，我们可以得到液氮的质量损失为100克。
其次，根据温度变化，我们可以计算出液氮的温度上升了221℃（25℃-(-196℃)）。
根据热力学公式，液氮的汽化热可以计算如下：汽化热 = 质量损失× 温度上升代入实验数据，我们可以得到：汽化热 = 100克× 221℃ = 22100 cal实验讨论：通过本次实验，我们成功地测量了液氮的汽化热。
根据实验结果，液氮的汽化热为22100 cal。
液氮的汽化热是较高的，这是因为液氮的分子之间存在较强的吸引力，需要较大的能量才能克服这种吸引力使其转变为气态。
液氮的汽化热在实际应用中有着重要的意义。
液氮比汽化热与固体材料放热的测量实验报告
实 验 报 告姓 名：罗宇龙 班 级：F0703028 学 号：5070309014 实验成绩： 同组姓名：朱文 实验日期：2008.10.13 指导教师：助教14 批阅日期：液氮比汽化热与固体材料放热的测量实验目的1. 了解物质的比汽化热的概念和测量方法；2. 了解固体材料定容比热容Cv 与温度的关系，掌握固体材料放热的三种计算方法个；3. 了解虚拟仪器的概念和使用。
实验目的物质由液态向气态转化的过程称为汽化。
在一定压强下（如1个大气压）、保持温度不变时，单位质量的液体转化为气体所需吸收的热量，称为该物质的比汽化热L ，即mQL ＝。
当然，它也等于单位质量的该气态物质转化为同温度液体时所放出的热量。
比汽化热值与汽化时温度有关，如温度升高，则比汽化热减小。
水在100℃时的比汽化热为129×103J/Kg ，而在5℃时为136×103J/Kg 。
这是因为随着温度升高，液相与汽相之间的差别逐渐减小的缘故。
在盛有一定质量液氮的保温杯瓶塞上开个小孔，则瓶内液氮将由于吸收周围大气中的热量而不断汽化为氮气。
可以用天平称出单位时间内汽化的液氮量。
接着，将已知质量、而温度为室温 1的小铜柱从孔中放入液氮中。
由于1个大气压下液氮的沸点很低（为77.4Κ），因此，铜柱立即向液氮放热，从而使液氮汽化过程大大加快。
直至铜柱温度和液氮温度相等时，它们之间的热交换才停止。
用天平称出盛有液氮的保温杯及铜柱的总质量M ，则M 随时间t 的变化情况如图1所示。
图中ab 段为液氮吸收空气中的热量，部分汽化而质量M 减小的过程；bc段为液氮除吸收空气中的热量外，还由于室温铜柱浸没入而引起剧烈汽化，M 迅速减小的过程；cd 段表示铜柱不再放热，液氮继续吸收空气中热量而M 继续减小的过程；垂直线fg 则表示在bc 段中仅考虑铜柱释放热量而汽化的液氮质量m N ，即m N =m f －m g 。
铜柱在上述过程中所释放的热量可用混合法来测量。
液氮使用冷量数据
液氮使用冷量数据
一．数据
液氮的气化热：199KJ/KG
一吨液氮转为气体量860m³
氮气的比热：1.083KJ/(KG.℃) （这个会随温度变化而变化，近似值）
液氮的沸点为-196℃
所以吨液氮汽化成气体，吸收的热量为：Q1=199×1000=199000KJ 氮气从-196℃升温至0℃，吸收的热量为：
Q2=Cm△t=1.083×1000×196=212268KJ
吸收的总热量为：Q=Q1+Q2=411268KJ
二．车间使用
80 m³/釜
6x80=540 m³
实际吸收热为：540/860x Q=258238 KJ（数据为理论计算值，没有热传导值）
三．实际运用
热水降室温水计算
Q吸/放=CM△t C=4.2 KJ/KG M=1000 KG
（t-25）=258238 KJ/ （4.2x1000）
t=36.5℃
四．结论
（三）数据车间连续生产使用氮气量换算成实际使用的理论数值，把1吨36.5℃水降到25℃水需要24小时时间。
℃）
通过以上计算，液氮的冷量使用没有价值！
数据计算：雷学贞。
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p ressure
[ 责任编辑 :尹冬梅 ]
[ 4 ] Martin D L . “Tray”type calorimeter for t he 15～ 300 K temperat ure range : Copper as a specific heat standard in t his range [ J ] . Rev. Sci. Inst rum. , 1987 ,58 (4) :639～646.
perat ure dependence of t he heat capacit y of copper .
Key words : data acquisitio n ; latent heat of vaporizatio n ; liquid nit rogen ; specific heat at co nstant
将液氮倒入液氮保温容器中 ,等液氮汽化趋 于平静以后把容器置于传感器上 ,开始运行 Lab2 Corder 采集液氮自然汽化的曲线 (如图 3 所示的 传感器输出电压 U 随时间 t 的变化曲线 a 点 , 简 称 a ,下同) ,一段时间后 ( b) 将铜块也放在重力传 感器上 ( c) , 时间尽量长一些 , 待信号趋于平静后 ( d) ,再将铜块投入液氮中 ( g) , 液氮加速汽化数 据变化很快 ,可以实时在计算机显示器中看到 ,再 待铜块温度达到液氮温度 (会有一声剧烈的响声 , h) ,LabCorder 的采集电压值又将趋于平静 , 等液 氮表面汽化趋于自然的时候即可停止采集 ( i) . 由计算机数据采集系统所得到的液氮汽化过程中 传感器输出电压 U 随时间 t 的变化曲线 (图 3) 实 时再现了液氮汽化的物理过程. 图中的 e 和 f 点 表示将铜块从传感器上提起再置入液氮前的一段 时间内传感器输出的电压.
∫ ΔQ = m (Cu)
T1
cp d T .
T0
(5)
其中液氮温度 T0 = 78 K , 室温 T1 = 300 K. 根据
图 4 所示的铜定压比热随温度的变化曲线 , 用
∫ Origin 绘图软件的积分功能可以算出 T1 cp d T 这 T0
部分的值为 73. 78 kJ / kg. 这样式 (5) 可改写为 :
量 ,Δm 为液氮吸收铜块热量汽化的质量. 铜块所放出的热量可以通过 2 种方法计算 ,
第 1 种方法利用铜的能量状态焓参量计算铜块降 温过程中能量的减少量即 ΔQ; 第 2 种方法由铜 块定压比热随温度变化的曲线得到铜块放出的热 量ΔQ.
铜块在 78 K 和 300 K 的 焓 H 值 分 别 为 79. 6 kJ / kg和 6. 02 kJ / kg[3] . 因此质量为 m ( Cu) 的铜块在从室温到液氮温度的过程中所放出的热 量为 :
(1. 上海交通大学 物理系 ,上海 200240 ; 2. 北京化工大学 物理系 ,北京 100029 ; 3. 中国人民大学 物理系 ,北京 100872)
摘 要 :在液氮汽化潜热的测量实验中 ,通过计算机数据采集系统准确记录了液氮汽化过程中质量的变化 ,并由铜 的定压比热随温度变化的曲线准确计算出了液氮的汽化潜热.
3. Depart ment of Physics , Renmin U niver sit y of China , Beijing 100872 , China)
Abstract : In t he experiment o n measuring latent heat of vaporizatio n of liquid nit rogen , t he mass
“第四届全国高等院校物理实验教学研讨会”论文
收稿日期 :2006205215 作者简介 :余建波 (1980 - ) ,男 ,重庆潼南人 ,上海交通大学物理实验中心工程师 ,硕士 ,研究方向为计算机数据采集 、
开放式学习系统. 3 通讯联系人 :赵铁松 (1963 - ) ,男 ,吉林辽源人 ,中国人民大学物理系教授 ,博士 ,主要从事磁学与磁性材料方面的研究
(1. Depart ment of Physics , Shanghai J iao To ng U niver sit y , Shanghai 200240 ; 2. Depart ment of Physics , Beijing U niver sit y of Chemical Technology , Beijing 100029 ;
图 3 液氮汽化过程中传感器输出电压 U 随时间 t 的变化
实验过程中 ,因为铜块的置入 ,液氮沸腾引起
液面对空气吸收热量的增加 , 所以液氮吸收空气
中的热量自然汽化的过程中 hi 的斜率比 c d 的斜
率大. 因此在铜块置入的过程中液氮因吸收空气
中的热量而自然汽化的部分为 j h;即 hi 的反向延
第 27 卷 第 3 期
2007 年 3 月
P
H
YS
物 理 实 验
ICS EXP ERIM EN TA
T IO N
Vol. 27 No. 3
Mar. ,2007
用计算机数据采集系统测量液氮的汽化潜热
余建波1 ,王 瑗1 ,陈民溥1 ,王 云2 ,赵铁松3 3
variet y in t he p rocess of liquid nit rogen vaporizatio n can be reco rded exactly using t he data acquisitio n
system. The latent heat of vaporizatio n of liquid nit rogen is o btained wit h high p recisio n f ro m t he tem2
ΔQ = 73. 78 m ( Cu) .
(6)
液氮因吸收铜块的热量而汽化的那部分质量
Δm 可以通过数据采集得到的液氮汽化过程中传
感器输出电压 U 随时间 t 的变化计算得到 :
Δm = U d - U h - ΔU jh = U d - U j .
(7)
K
K
在 (7) 式中 , U d 为容器在 d 点的电压 , U h 为容器
关键词 :数据采集 ;汽化潜热 ;液氮 ;定压比热 中图分类号 :O4239 文献标识码 :A 文章编号 :100524642 (2007) 0320014203
1 引 言
测量液氮的汽化潜热 (简称汽化热) 是国内一 些高校开设的普通物理实验项目[1～2 ] . 由于液氮 汽化过程快 ,测量数据波动大 ,实验中通常采用的 秒表计时的动态称量法很难完整记录整个汽化过 程[1～2 ] . 笔者在液氮的汽化潜热测量实验中引入 计算机数据采集技术 ,不仅可以清晰地记录液氮 的汽化过程 ,而且可以提高测量精度.
长线与垂线 g f 的交点.
3. 3 数据处理
单位质量的液氮转化为气体所需吸收的热量
为液氮的汽化热 ,即 :
L =ΔQ/Δm .
(2)
式中ΔQ 为铜块从室温降到液氮温度所放出的热
表 1 在 70～300 K范围内铜的定压比热的实验值
T/ K cp / (J ·kg - 1 ·K- 1 )
70
171. 5
220
363. 5
230
367. 1
240
370. 2
250
373. 1
260
375. 8
270
378. 3
280
380. 7
290
382. 9
300
384. 8
图 4 70～300 K 温度范围内铜的定压比热 随温度的变化
16
物 理 实 验
第 27 卷
将铜块从室温降到液氮温度的过程中 , 铜块 释放的热量为 :
参考文献 :
[ 1 ] 沈元华 ,陆申龙. 基础物理实验 [ M ] . 北京 :高等教 育出版社 ,2003. 135～137.
[ 2 ] 潘元 胜 , 冯 璧 华 , 于 瑶. 大 学 物 理 实 验 ( 第 二 册) [ M ] . 南京 :南京大学出版社 ,2001. 45～49.
[ 3 ] 阎守胜 , 陆果. 低温物理实验的原理与方法 [ M ] . 北京 :科学出版社 ,1985. 193 , 117.
[ 4 ]给出的参考值 198. 64 kJ / kg 十分接近.
4 结束语
本文将计算机数据采集技术用于液氮汽化潜 热的测量实验 , 清晰地记录了液氮汽化的物理过 程 ,得到了满意的实验结果. 计算机数据采集技 术可以广泛应用于物理实验教学中 , 尤其对那些 数据量大 、数据变化快的实验具有非常大的优势 , 如高温超导材料的转变温度的测量 、热敏电阻的 温度特性的测量等实验.
Measurement of latent heat of vaporization of liquid nitrogen using computer data acquisition system
YU J ian2bo1 , WAN G Yuan1 , C H EN Min2p u1 , WAN G Yun2 , ZHAO Tie2so ng3
ΔQ = ( H300 K - H78 K) m ( Cu) = 73. 58 m ( Cu) .
(3) 表 1 为铜在 70～300 K 范围内的定压比热的 实验值[4] . 铜定压比热随温度的变化可以用 4 次 方多项式拟合
cp = A + B1 T + B2 T2 + B3 T3 + B4 T4 . (4) 式中 A = - 207. 93 , B1 = 8. 100 , B2 = - 0. 046 31 , B3 = 1. 254 9 ×10 - 4 , B4 = - 1. 306 9 ×10 - 7 . 图 4 所示为 70～300 K 温度范围内铜的定压比热随 温度的变化曲线.