大学物理实验教案8-固体比热容的测量

实验名称： 固体比热容的测量 实验目的：

1、进一步熟悉量热方法及散热修正。

2、用混合法测定金属的比热容。

3、熟练掌握混合法的操作技巧，以减少量热器的散热。

实验仪器：

量热器 电子天平 温度计（0.1℃、50℃和1℃、100℃各一支） 停表 电水壶 小量筒 铝圆柱

实验原理：

根据热平衡原理，用混合法测定铝圆柱的比热。

质量m 、温度2t 的铝圆柱投入量热器的水中，设量热器及搅拌器质量为1m ，（比热容铜

31110.38510c J kg C --=⨯⋅⋅），水的质量为

0m （比热容取3

1

10 4.18710c J kg C

--=⨯⋅⋅）

，温度计修正热容为1.9V （V 取3cm ），则

200111()( 1.9)()mc t m c m c V t θθ-=++-

即 001112( 1.9)()

()

m c m c V t c m t θθ++-=

-

对1t 、θ须作散热修正，投物前5、6分钟开始测水温（30s 测一次），记下

投物前的时刻与温度，水温达到最高点后继续测5、6分钟，前图为温度——时间曲线。 吸热面积BOE S ；散热面积COF S 。当BOE S =COF S ，实验不受散热影响。应控制水温低于室温2～3度，可先粗测，后细测。

实验内容：

1.用天平分别测出量热器内筒和搅拌器的质量1m 、以及被测物铝圆柱的质量m 。

2.将量热器的内筒注入一定质量的水(适当加一点冰水)，要求保证金属块放入后能完全被水浸没。称量出量热器内筒及水的总质量。计算出水的质量0m 。

3. 盖好胶木盖，用搅拌器上下轻轻搅拌，当从温度计上读出量热器及水的温度比室温低3～4度时，开始每隔30〞记录一次温度。

4.将铝块放入电水壶用水煮沸，确切测量出铝块的温度1t (与水温相同)。

5. 当量热器及水的温度比室温低2～3度时将铝属块迅速取出放入量热器的内筒中，盖好胶木盖，用搅拌器上下轻轻搅拌。同时每隔30〞记录一次温度t 。持续5～10分钟。

6.取出温度计处理温度计浸在水中的体积。

7. 绘制τ-t 图，求出混合前的初温1t 和混合温度θ。计算被测物的比热容及其标准不确定度。

实验数据处理

铝圆柱 质量59.73m g = 温度 299.5t =℃

量热器 质量170.40m g = 比热容 31110.38510c J kg K --=⨯⋅⋅ 水 质量0204.42m g = 比热容 3110 4.18710c J kg K --=⨯⋅⋅ 室温 t =_24.75_℃ 温度计插入水中部分的体积 31.9V cm =

初温 t 1=22.21℃ 混合温度 26.52θ=℃

铝的比热容为：

00111233333

111.9()

()

204.4210 4.1871070.40100.38510 1.9 1.9(26.5222,21)59.7310(99.526.52)877()m c m c V

c t m t J kg C θθ-----++=

--⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=⨯-⨯⨯-=⋅⋅

904877

3%904-= 思考题

1.用混合法测量比热容的理论根据是什么？

2.为了符合热平衡原理，实验中应注意那几点