固体比热容的测量(混合法)PPT精选文档
混合量热法测固体比热容
混合量热法测固体比热容概述比热容是单位质量的物质温度升高1℃时需吸收的热量，它的测量是物理学的基本测量之一。
比热容的测量方法很多，有混合法、电热法、冷却法等。
由于散热因素很难控制，不管哪种方法准确度都很低。
但实验比理论计算简单、方便，有实用价值。
应当在实验中进行误差分析，找出减小误差的方法。
【实验目的】1、掌握基本量热器的使用方法。
2、学会用混合法测量固体比热容。
【实验仪器】量热器、电热杯、物理天平、待测金属块、温度计两支；量热器（使实验系统粗略地成为一个孤立的热学系统。
)【实验原理】温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传给低温物体。
如果在混合过程中和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度，在这过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量，称为热平衡原理。
本实验即根据热平衡原理用混合量热法测定固体比热容。
量热器内筒装有温度为1T ℃水，将质量为m 克、温度为2T ℃的金属块,迅速放到内筒中，平衡后温度为T ℃，金属块:放热而降温；水和量热器内筒、搅拌器：吸热而升温 金属块放出的热量：)(2T T cm Q -=水吸收的热量： )(1111T T m c Q -=量热器内筒和搅拌器吸收的热量：)(1222T T m c Q -=式中：c 、m —金属块的比热容和质量1c 、1m —水的比热容和质量2c 、2m —量热器内筒、搅拌器（黄铜材料）的比热容和质量忽略温度计吸收的热量，根据热平衡原理：21Q Q Q +=))(()(122112T T c m c m T T mc -+=- （1） 得到 )())((212211T T m T T c m c m c --+=（2） 【实验步骤】1、向量热器内筒中加入一定量的冷水，测出温度，记为1T 。
2、用天平称出量热器内筒、搅拌器和水的质量，记为M,则水的质量为21m M m -=（2m 为内筒和搅拌器的质量，实验室已给出120.92g ） 3、将电热杯盛水加热，用天平称出金属块的质量m ，待水沸腾后，轻轻放入金属块，待温度稳定后，用温度计测出金属块的初温1T ，电热杯停止加热。
固体比热容
c0
4．取出量热器的内筒,称其总质量并减去 m+ m ,即为 1 水的质量 m ； 0 5．小量筒测出温度计浸入水中的体积V；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 度时要特别注意，读数迅速且要准确（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。 水的比热容 c0 为 4.187×103 J ⋅ kg−1⋅oC−1
实验结果分析和处理
1.将实验中测出的各个数值填入下表：
前8分钟 t（℃） 次 1 2 3 4 t 次 （℃） 5 6 7 8 次 1 2 3 4 中间2分钟 t（℃） 次 5 6 7 8 t（℃） 次 1 2 3 4 后8分钟 t（℃） 次 5 6 7 8 t（℃）
t2(℃) m 0（kg） m （kg） m1（kg） C（J·k—1·℃—1）
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，
实验仪器
电子温度计；量热器；天平
实验步骤
测环境温度 测内桶和搅拌器质量 加水，测总质量 备冰 投冰，搅拌，测温 测至系统温度有上升为止 测内桶及水总质量 测环境温度 绘制温度时间曲线，求冰的溶解热
注意事项
投冰前应将其拭干，且不得直接用手触摸；其质量 不能直接放在天平盘上称衡，而应由投冰前、后量 热器连同水的质量差求得。 为使温度计示值确实代表系统的真实温度，整个实 验过程中（包括读取前）要不断轻轻地进行搅拌 （搅拌的方式应因搅拌器的形状而异）。
实验六 固体比热容的测量(混合法)
实验六固体比热容的测量（混合法）固体比热容指单位质量的热容量，也是特定粒子电子、原子、分子等结构及其运动特性的宏观表现。
测量固体物质比热容对于了解固体物质性质，物质内部结构等都具有重要的意义，常用于测量固体物质比热容的方法有动态法、混合法、冷却法等。
【实验目的】1、掌握基本的量热方法——混合法。
2、测固体的比热容。
【实验仪器】热学综合实验平台、量热器、加热井装置【实验原理】金属是重要的固态物质，本书对固体物质比热容的测量重点介绍了金属比热容的测量，金属比热容是金属物质的重要特性，本实验重点介绍混合法测量金属比热容。
温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传递给低温物体。
如果在混合过程中和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度，在这过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量，此称为热平衡原理。
本实验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。
将质量为m、温度为T1 的金属块投入量热器的水中。
设金属块、水、量热器内筒、搅拌器和温度计的比热分别为c、c0、c1和c2，质量分别为m、m0、m1和m2，待测物投入水中之前的水温为T2 。
在待测物投入水中以后，其混合温度为θ，则在不计量热器与外界的热交换的情况下，将存在下列关系：mc (T1 −θ ) = ( m0c0 + m1c1 + m2c2 ) (θ−T2 )即：)－()－)(＋＋(＝112 2211θTmT θcmcmcmc上述讨论是在假定量热器与外界没有热交换时的结论。
实际上，只要有温度差异就必然会有热交换存在，因此，必须防止或进行修正热散失的影响。
热散失的途径主要有三：第一是加热后的物体在投入量热器水中之前散失的热量，这部分热量不易修正，应尽量缩短投放时间。
第二是在投下待测物后，在混合由外部吸热和高于室温后向外散失的热量。
在本实验中，由于测量的是导热良好的金属，从投下物体到达混合温度所需时间较短，可以采用热量。
固体比热测定
固体比热容的测定指导老师：王亚辉小组成员：李彦辉张燚杨朋波胡宏明电热法测固体比热容实验的改进1引言在传统的混合法测固体比热容实验中, 量热器等的吸热和散热一直是制约实验结果准确度的一个关键因素. 为了消除此类热量传递对测量结果的影响, 在一定的实验条件下, 可以近似地用作图法消除热交换的影响, 其次还要考虑量热器、搅拌器等的等效比热容和质量, 处理过程相当麻烦. 本实验采用电热法, 通过控制放试件和不放试件两种情况下的初末温度和液面高度, 将上述种种热散失抵消掉, 使测量较准确, 操作较简单. 另外, 本实验采用传感器加模拟电路来测量温度, 使温度的测量更准确; 用不锈钢杜瓦瓶代替传统的量热器筒和保温套筒,减少了向外界的热量散失, 且使用方便2实验改进方法实验装置如图1所示. 待测样品及水放在杜瓦瓶中, 并设置了AD590温度传感器和电加热器、搅拌器. 水面高度为杜瓦瓶的3/ 5左右;样品不宜太大或太小; AD590和样品大致位于水深的中部; 电加热器置于偏下部.设加热电压为U, 电流为I, 则电加热器在时间T内放出的热量为UIS. 此热量使量热器的整体温度由t1 升至t2. 根据能量守恒定律, 可得如下方程UIT= (mc+ m0c0+ C1 + C2 + C3) (t2 - t1) + ΔQ ( 1)式中, m, c为待测物的质量和比热容; m0, c0 为水的质量和比热容; C1, C2, C3 分别为在此实验状况下量热器( 包括搅拌器) 、电加热器、温度传感器的等效热容量; ΔQ为其它因素散失的热量.本实验测量的困难在于C1, C2, C3 及ΔQ均为未知的参量. 为解决这一问题, 采用同等实验条件下的系统误差差值消去法.实验分两步进行: 第一步不加待测试件, 加热T1时间后, 系统从t1 升温至t2; 第二步放入t1温度的水和试件, 且要求水位和第一步等高, 加热T2 时间后, 同样使温度升高到t2. 据( 1) 式有UIT1 = (m01c0+ C1+ C2 + C3)(t2 - t1) + Δ Q1 ( 2)UIT2= (m02c0 + C1+ C2+ C3+ mc)(t2- t1) + ΔQ2( 3)( 2) 式减去( 3) 式得UI ( T1 - T2) =- mc( t2- t1) + ( m01 - m02) c0( t2 - t1) +ΔQ1 -ΔQ2故\( m01- m02) c0( t 2- t 1) - UI( T1- T2) +Q1 -Q2∆∆( 4) c=m( t2- t1)考虑到在前后两步测量中, 初末温度相同,水的高度相同, 环境条件也相同, 因此量热器热量交换情况基本相同, 其差别仅在于电加热的时间T1 与T2 略有差别, 造成ΔQ1 与ΔQ2 略有不同. 由于用了高真空杜瓦瓶作为量热器, ΔQ1与ΔQ2 均很小, 而其差值将更小. 测试结果也表明平衡后系统的温度随时间的变化极缓慢, 如图2所示. 因此, 可以忽略该项差别, 认为ΔQ1- ΔQ2= 0, 则( 4) 式化得为( m01- m02) c0( t 2- t 1) - UI( T1- T2)c=m( t2- t1)本实验应该注意的几个问题:1) 本实验的关键之一在于两步实验初末温度的控制, 最好相同, 稍有差别也是可以的, 但一定要保证t2-t1 相同.2) 加热过程中要充分地、不断地搅拌, 否则传感器即数字毫伏表反映的温度与实际平衡温度会有差别.3) 计时器的开关要迅速及时, 必要时可两人配合. 关闭加热器和计时器后应继续搅拌片刻, t2 应取最大读数值.4) 要选择恰当的电加热功率. 功率太大, 会使计时器的控制难度加大, 且增加量热器内温度的不均匀性; 太小会使实验时间延长, 增大散热引起的误差.数据记录:烧杯:m1=66.3 筒：m2=66.6 筒+水：m3=212.1g筒+水+珠：m4=298.7g 烧杯+铜珠：m5=166.4g只加水： U=11.99v I=1.026A稍加热停止时末温T0 T1 T221.2℃21.8℃22.2℃继续加热停止时末温时间T3 T4 T132℃32.4℃599.1s水+珠:稍加热停止时 末温 '0T '1T '2T21.0℃ 21.7℃ 22.2℃继续加热停止时 末温 时间'3T '4T '5T31.8℃ 32.4℃ 590.1s数据处理:m=m5-m1=100.1g m10=m3-m2=145.5gm20=m4-m-m2=132gC 测珠=m m m 2010-*Co 水-)24()21(T T m t t VI -- =1.1001325.145-×4.2×103J/g ℃-)2.224.32(**1.100)1.5901.599(_*026.1*99.11103---J/(g ℃) =566.4 J/g ℃-108.4 J/g ℃=458 J/g ℃误差分析：因为数字毫伏表容许误差为0.1℃，电压表，电流表准确度分别为0.1V,0.01A,启停数字计数器的误差之和为0.4s,天枰的感量为0.02g.u( t1) = u( t2) = 0. 1/ 3 = 0. 06℃u( U) = 0. 1/ 3 = 0. 06Vu( I) = 0. 01/ 3 = 0. 006Au( Ʈ1) = u(Ʈ 2) = 0. 4/ 3 = 0. 23su( m01) = u( m02) = u( m) =0. 02/ 3= 0. 016g则故u( c) = u2( c1) + u2( c2) = 5J/ ( g *℃)取公认值480J/(g*℃）测量值与真实值之差与标准值取百分比 η=480458480 *100%=4.6% 在允许百分误差（5%）以内，故该实验测量比热容是可行的。
混合法测量固体的比热容ZX
温度变化曲线
根据右图，在实验 中，系统的初末温 如何确定？
在实验中如果观测 到BC段特别陡直， 会是什么原因引起 的？
实验仪器
量热器、天平、铝块、电炉、秒表、搅拌器、冰块、温度计
孤立系统的绝热系统
实验内容
1.了解仪器 2.称重：量热器内桶及搅拌器重量、样品铝块的
重量。 3.铝块放入沸水中加热。 4.量热器内筒中加入适量的水及冰（待冰融化后，
热学系统由哪些部分组成？
本节课结束！
水的温度低于室温4-5℃）。称重量热器、水 及搅拌器重量。
5.记录温度曲线，每1分钟一个值，连续记录 5分钟。
6.将铝块快速从沸水中放入量热器中，连续 记录（10秒1个值，建议手机录像）。
7.待温度达到最高点开始下降后，再连续记 录5分钟，每分钟1个值，连续记录5分钟。
8.画出温度时间曲线。
9.处理数据。
用混合法测固体的比热容
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 思考题
实验目的
1.掌握用混合法测固体的比热容 2.了解外推法散热的修正原理
实验原理
比热容：
一克质量的物质，温度每升高（或降低）1 ℃ 所吸收
（或放出）的热量为该物质的比热容。单位：焦/（千克 度）。
混合法测固体的比热容： 高温物体与低温物体在绝热容器内混合，高温物体放出的
热量将全部被低温物体吸收，最后达到同一温度（平衡温度）。
金属块质量m 金属块比热c
量热器和搅拌器质量 m1 ,比热c1; 水的质量m0 ,比热c0; 金属块温度t2 , 待测物投入水中之前水温t1, 混合温度t;
忽略温度计吸收的热量，根据热交换定律：
在实验中上式如何满足？
系统优化方法
4 固体比热容的测量
实验18 固体比热容的测量（一）混合法测量固体比热容[实验目的]1．学习量热的基本方法——混合法2．学习一种修正散热的方法——温度的修正3．测定金属的比热容[实验仪器]量热器、双壁加热器、蒸汽锅、电炉、水银温度计（0-50.0℃, 0－100℃）各一支、物理天平、停表、量筒。
[仪器介绍]1．量热器为了使实验系统（包括待测系统与已知其热容的系统）成为一个孤立系统, 我们采用量热器。
传递热量的方式有三种: 传导、对流和辐射。
因此必须使实验系统与环境之间的传导、对流和辐射都尽量减少, 量热2．外筒是双层结构, 空气封闭其中, 因为空气是热的不良导体, 故可避免空气传导而引起热量的损失；外筒上端的木盖可严密地盖着, 避免空气对对流所引起的热量损失；外筒的内壁和内筒的外壁均电镀得十分光亮, 可减少热辐射, 外筒的底部放上一个隔外筒的外表再包一层绒布, 这样就能使整个系统尽可能根据上述测量的T－t数据, 以T为纵坐标, 以t为横坐标, 即得如图（2—3—18—4）的T－t曲线。
A点对应的时刻就是测水温开始的时间 , B点对应的时刻就是, 而不是5分钟末的时间。
然后作图即得混合前后冷水的初温和末温T。
把各个物理量的测量值代入式（2-3-18-1）即可算出金属样品的比热容。
图（2—3—18—4）中的G点所对应的温度应为室温所在的位置, 这样才不影响温度的修正。
[实验内容和要求]1. 混合法测定铜块的比热容2.混合过程中散热的温度修正法3．混合前量热器（含水）系统温度低于室温（加冰块）, 测量系统随时间吸热变化的温度。
4. 混合过程快速测量变化的温度5. 数据处理：Cx与标准值求百分误差［注意事项］1. 作温度值修正法曲线图, FE垂直于t轴, 满足S1=S2, 图中G点对应的温度接近室温为佳。
2. 从曲线图中定出初温T2和末温T。
［实验思考］请分析本实验主要的误差来源。
（二）冷却法测量金属的比热容[实验目的]学习冷却法测量金属比热容的方法[实验仪器]FB312型冷却法金属比热容测量仪[实验原理]根据牛顿冷却定律, 用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。
固体比热容的测量
实验简介19世纪，随着工业文明的建立与发展，特别是蒸汽机的诞生，量热学有了巨大的进展。
经过多年的实验研究，人们精确地测定了热功当量，逐步认识到不同性质的能量（如热能、机械能、电能、化学能等）之间的转化和守恒这一自然界物质运动的最根本的定律，成为19世纪人类最伟大的科学进展之一。
从今天的观点看，量热学是建立在“热量”或“热质”的基础上的，不符合分子动理论的观点，缺乏科学内含。
但这无损量热学的历史贡献。
至今，量热学在物理学、化学、航空航天、机械制造以及各种热能工程、制冷工程中都有广泛的应用。
比热容是单位质量的物质升高（或降低）单位温度所吸收（或放出）的热量。
比热容的测定对研究物质的宏观物理现象和微观结构之间的关系有重要意义。
本实验采用混合法测固体（锌粒）的比热容。
在热学实验中，系统与外界的热交换是难免的。
因此要努力创造一个热力学孤立体系，同时对实验过程中的其他吸热、散热做出校正，尽量使二者相抵消，以提高实验精度。
实验原理混合法测比热容设一个热力学孤立体系中有种物质，其质量分别为，比热容为（）。
开始时体系处于平衡态，温度为，与外界发生热量交换后又达到新的平衡态，温度为，若无化学反应或相变发生，则该体系获得（或放出）的热量为假设量热器和搅拌器的质量为，比热容为，开始时量热器与其内质量为的水具有共同温度，把质量为的待测物加热到后放入量热器内，最后这一系统达到热平衡，终温为。
如果忽略实验过程中对外界的散热或吸热，则有式中为水的比热容。
代表温度计的热容量，其中是温度计浸入到水中的体积。
⏹系统误差的修正在量热学实验中，由于无法避免系统与外界的热交换，实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。
所以，校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。
为此可采取如下措施：●要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体系。
此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验也不要在空气流通太快的地方进行。
●采取补偿措施，就是在被测物体放入量热器之前，先使量热器与水的初始温度低于室温，但避免在两热器外生成凝结水滴。
固体比热容的测量
实验题目：固体比热容的测量 83实验目的：采用混合法测固体（锌粒）的比热容。
在热学实验中，系统与外界的热交换是难免的，因此要努力创造一个热力学孤立体系，同时对实验过程中的其他吸热、散热做出校正，尽量使二者相抵消，以提高实验的精度。
实验原理：1.混合法测比热容（1）一个热力学孤立体系，开始处于平衡态，与外界发生热量交换后又达到新的平衡态。
若体系中无化学反应或相变发生，则该体系获得（或放出）的热量为))(...(122211T T c m c m c m Q n n -+++=（T 1，T 2为初温与终温） （1）（2）将m x 的待测物加热到T ’后放入量热器内，达到热平衡（忽略实验过程中对外界的散热或吸热），则有：))(0.2()'(1231112T T cmK VJ c m mc T T c m x x -⋅⋅++=--- （2）（式中c 为水的比热容。
310.2--⋅⋅cm K VJ 代表温度计的热容量，其中V 是温度计浸入到水中的体积）。
2.系统误差的修正采取的措施 （1）使系统近似孤立 （2）采取补偿措施 （3）缩短操作时间（4）严防有水附着在量热筒外 （5）沸点校正（6）实验校正：在被测物体放入量热器前4~5min 就开始测读量热器中水的温度，每隔1min 读一次。
当被测物体放入后，温度迅速上升，此时应每隔0.5min 测读一次。
直到升温停止后，温度由最高温度均匀下降时，恢复每分钟记一次温度，直到第15min 截止。
实验步骤：实验装置如（图1）（1）称出质量为250g 的锌粒，放入试管中隔水加热（注意：水不能溅入）。
在沸水中至少15min ，才可以认为锌粒与水同温。
水沸腾后测出大气压强p 。
（2）在锌粒加热的同时，称出量热器内筒及搅拌器质量m 1，然后倒入适量的水，并加入冰屑 使水温降低到室温下3~4℃（注意：不能使筒外表有水凝结），利用公式（2）估算出水的质量m 后，称出质量m 1+m 。
混合法测固体的比热容
混合法测固体的比热容一、引言在研究物体的热学性质时，需要掌握物体的比热容。
比热容表示单位质量物体在温度变化过程中的热容量。
比热容是物体在所需热量与温度变化量之间的比值，反映了物体热量传递的能力。
不同物质具有不同的比热容，而复合物体的比热容一般需要根据物体的构成成分和比例计算得出。
因此，混合法测固体的比热容是十分重要的，也是研究热学性质和热传导性质的基础。
本文将介绍混合法测量固体比热容的基本原理、测量方法和实验注意事项。
二、混合法测固体的比热容原理混合法测固体的比热容是一种基于热平衡原理的测量方法。
其基本原理是将待测物体与一定质量的高温物质混合，在混合过程中，两者温度都发生变化，达到热平衡后，由混合前后温度变化量和物质质量可以计算出待测物体的比热容。
具体来说，设待测物体的质量为m，比热容为c，初始温度为T1，混合物的质量为m'，比热容为c'，温度为T2，混合后温度为T'。
在混合过程中，总吸热量Q总应满足：(1) Q总= m × c × ΔT1 + m' × c' × ΔT2其中，ΔT1和ΔT2分别表示混合前后待测物体和混合物温度的变化量。
由热平衡原理可知，在混合过程中混合物和待测物体的总热量相等，即：将(1)式和(2)式联立可得：由此可以解出待测物体的比热容c。
三、测量方法混合法测量固体比热容的具体步骤如下：1. 将待测物体与一定质量的高温物质混合，使混合前后温度的变化量较大。
2. 在混合前，分别用热电偶或温度计测量待测物体和混合物的初始温度。
3. 将混合物体系搅拌均匀，待温度达到稳定后，测量混合后的温度。
4. 计算出待测物体的比热容。
需要注意的是，在实际操作中，由于混合前后液体和气体的散热和能量损失等因素，混合法测量固体比热容时存在误差。
因此，需要采取一些措施减小误差，例如控制混合前后温度差的大小，保证混合物搅拌均匀等。
混合法固体比热容的测定
混合法固体比热容的测定【实验目的】1、 掌握基本的量热方法---混合法；2、 测固体的比热容。
【实验器材】YJ-RZT-1数字智能化热学综合实验平台、量热器、天平、待测金属钢珠、加热恒温箱、加物器等。
1、YJ-RZT-1数字智能化热学综合实验平台---混合法测固体的比热容部分面板：2、量热器装置：3、加热恒温箱装置和加物器：【实验原理】温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传递给低温物体，如果在混合过程中系统和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度。
在这个过程中，高温物体所放出的热量等于低温物体所吸收的热量，此即热平衡原理。
将质量为m 、温度为1t 的金属颗粒投入量热器的水中,设水的质量为0m 、比热为0c ，铝量热内筒的质量为1m 、比热为1c ，待测金属颗粒投入水中之前水的温度为2t 。
在测量中，除了金属颗粒和水、铝量热内筒外，还会有其他诸如搅拌器、温度传感器等物质参加热交换。
为了方便，通常把这些物质的热容量用水的热容量来表示。
如果用x m 和x c 分表表示某物质的质量和比热容，就应当有0x x m c c ω=。
式中ω是用水的热容量表示该物质的热容量后“相当”的质量，我们把它称为“水当量”。
在待测金属颗粒投入水中之后，系统达到平衡状态，此时混合温度为t ，设待测金属颗粒的比热为c ，则在忽略量热器与外界热交换的情况下，将存在下述关系：1001102()()()mc t t m c m c c t t ω-=++- (1)由(1)式得:0011021()()()m c m c c t t c m t t ω++-=- (2)【实验内容】1、 将待测金属颗粒、铝制量热内筒用抹布擦拭干净。
2、用天平称出铝量热内筒的质量1m 。
3、用天平称取一定量m （约3034g ）的金属颗粒放入加物器中，将加物器置于加热恒温箱装置的恒温腔中。
打开电源开关，“设定、测量”开关置于“设定”，调节“温度粗选”和“温度细选”，选择恒温箱中所需的温度（如“控温显示”为100C ︒），按下“加热开关”开始加热。
固体比热容
冷却过程。通过 O 点作与时间轴垂直的一条直线交 AB、CD 的延长线于������和������，使面积 BEO 与面积 CFO 相等。这样，������和������点对应的温度就是热交换进行无限快的温度，分别为水的初 温������1和系统的终温������。
式中的比热容。
热学理论认为，温度不同的两个或几个物体相互热体传递给低温物体。如果热交换过程中系统没有向外界环境散失热量也没有自外界环
境吸收热量，那么系统最终达到均匀稳定的平衡温度时，高温物体放出的热量等于低温物体
吸收的热量，这就是热平衡原理：
Q放 Q 吸
（2）
1．选取水的初温
实验中，量热器总是会与外界存在热交换，为了减小实验误差，需合理选择水的初温������1。 操作中要使初温������1在投放待测固体之前低于环境温度������0（即室温），温度差为(������0 − ������1)；而混
合后的热平衡温度������高于环境温度������0，温度差为 t t0 ，并且尽量使(������0 − ������1) = (������ − ������0)。这
§4.6 用混合法测定固体的比热容
比热容是热学中一个重要的物理量，物质比热容的测量是物理学的基本测量之一，对于 了解物质的结构、确定物质的相变、鉴定物质的纯度以及新能源的开发和新材料的研制等方 面，都起着重要作用。
根据热平衡原理用混合法测定固体或液体的比热容，是量热学中一种常用方法，所使用 的基本仪器为量热器。本实验测定铝块的比热容，在实验过程中，采用冷热补偿法和图线外 推法补偿量热系统与外界的热交换，是量热学中减小系统误差的常用方法。
用混合法测固体的比热容
真验八混同法测定固体比热容之阳早格格创做一真验目的1、掌握基础的量热要领——混同法.2、测定金属的比热容.二真验仪器量热器，温度计，物理天仄，停表，加热器，小量筒，待测物（金属块）.量热器如图1所示，C为量热器筒（铜制），T为直管温度计，P 为搅拌器，J为套铜，G为保温用玻璃棉.加热器如图2所示，待测物由细线吊正在其中间的圆筒中，由蒸汽锅收出的蒸汽通过加热器的套筒中给待测物加热.加热薄后将其下侧的活门K挨启，便可将物体加进置于其底下的量热器中.为了缩小加热器排出的火蒸汽，可将排汽管拔出冰战火的盆中，使蒸汽凝结成火.三真验本理温度分歧的物体混同之后，热量将由下温物体传给矮温物体.如果正在混同历程中战中界不热接换，终尾将达到匀称宁静的仄稳温度，正在那历程中，下温物体搁出的热量等于矮温物体所吸支的热量，此称为热仄稳本理.本真验即根据热仄稳本理用混同法测定固体的比热.将品量为m、温度为t2的金属块加进量热器的火中.设量热器（包罗搅拌器战温度计拔出火中部分）的热容为q，其中火的品量为m 0，比热容为c 0，待测物加进火中之前的火温为t 1.正在待测物加进火中以来，其混同温度为θ，则正在不计量热器与中界的热接换的情况下，将存留下列闭系 ))(()(1002t q c m t mc -+=-θθ （1）即)())((2100θθ--+=t m t q c m c （2）量热器的q 不妨根据其品量战比热容算出.设量热器筒战搅拌器由相共的物量（铜）制成，其品量为m 1，比热容为c 1，温度计拔出火中部分的体积为V ，则V c m q 9.111+= （3）)(9.11-︒⋅C J V 为温度计拔出火中部分的热容，然而V 的单位为cm 3.也不妨用混同法丈量量热器的热容q.即先将量热器中加进)(0g m '火，它战量热器的温度为1t ' ，其次将)(g m o ''温度为2t '的温火赶快倒进量热器中，搅拌后的混同温度为θ'，则根据式（1），的))(()(100200t q c m t c m '-'+'='-'''θθ 即 001200)(c m t t c m q '-'-''-'''=θθ （4）然而是用混同法丈量热器热容q 时，要注意使火的总品量00m m ''+'战本量测比热容时火的品量m 0大概相等，混同后的温度θ'也应战真测时的混同温度θ尽管靠近才佳.上述计划是正在假定量热器与中界不热接换时的论断.本量上只消由温度好别便必定会由热接换存留，果此，必须思量怎么样预防或者图2 图3举止建正热集得的做用.热集得的道路主要有三：第一是加热后的物体正在加进量热器火中之前集得的热量，那部分热量阻挡易建正，应尽管支缩投搁时间.第二是正在投下待测物后，正在混同历程中量热器由中部吸热战下于室温后背中集得的热量.正在本真验中由于丈量的是导热良佳的金属，从投下物体到达混同温度所需时间较短，不妨采与热量出进相互对消的要领，与消集热的做用.即统制量热器的初第三要注意量热器中部不要有火附着(可用搞布揩搞洁)，免得由于火的挥收益坏较多的热量.由于混同历程中量热与环境有热接换，先是吸热，后是搁热，至同温度分歧..可用图解法举止，如图3所示.真验时，从投物前5，6分钟启初测火温，每30s测一次，记下投MN一火仄线，二者接于O面.而后描出投物前的吸热线AB，与MN接于B面，混同后的搁热线CD与MN接于C面.混同历程中的温降线EF，分别与AB、CD接于E战F.果火温达室温前，量热器背来正在吸热，故混同历程的初温应是与B下的温度.共理，火温下于室温后，量热器背环境集热，故混同后的最下温度是C.正在图3中，吸热用里积BOE表示，集热用里积COF表示，当二里积相等时，证明真验历程中，对于环境的吸热与搁热相消.可则，真验将受环境做用.真验中，力供二里积相等.别的，要注意温度计自己的系统缺面.下温度计正在冰面时读数为1℃对于应的真正在值为a其真正在温度a值皆标正在仪器卡片上.四真验内容1、将蒸汽锅中加进半锅火，并战加热器对接佳之后便启初加热.2、用物理天仄称衡被测金属块的品量m，而后将其吊正在加热器核心的筒中加热，筒中拔出的温度计要靠拢待测物.3、按式3或者4支决定量热器的热容q.4器(启初测火温并记时间，每30s测一次，接连测下来.5、当加热器中温度计指示值宁静稳定后，再过几分钟测出其温度.投搁时，将量热器置于加热器的底下，挨启量热器上部的加出心战加热器下侧的活门，敏捷天将物体搁(不是投)进量热器中.记下物体搁进量热器的时间战温度.举止搅拌并瞅察温度计示值，每30s测一次，继承5分钟.6、按图37、将上述各测定值代进式(2)供出被测物的比热容及其尺度偏偏好.量热器(包罗搅拌器)是铜制的，五注意事项1、量热器中温度计位子要适中，不要使它靠拢搁进的下温物体，果为已混同佳的局部温度大概很下.2(统制正在2~3℃安排即可)，果为温度过矮大概使量热器附近的温度落到露面，以致量热器中侧出现凝结火，而正在温度降下后那凝结火挥收时将集得较多的热量.3、搅拦时不要过快，以预防有火溅出.回问问题：如果用混同法测液体的比热，证明真验应怎么样安插.附记：温度计拔出火中部分的热容可如下供出.已知火银的稀度为而其火中部分的体积不大，其热容正在丈量中占次本职位，果此可认为它们.下温度计拔出火中部分的体积为，则该部分的热容可与为1.9V(J.℃-1).V可用衰火的小量筒来丈量.。
固体比热容的测量
固体比热容得测量一、实验目得1、掌握基本得量热方法一一混合法；2、测左金属得比热容：3、学习一种修正散热得方法。
二、实验仪器量热器、温度计（0、00-50、00 °C与0、0—100、0 叱各一支）、物理天平、待测金属粒、冰、停表、加热器、量筒等.三、实验原理1、混合法测比热容依据热平衡原理，温度不同得物体混合后，热量将由髙温物体传给低温物体，如果在混合过程中与外界无热量交换，最后达到均匀稳左得平衡温度。
根据能量守恒定律，高温物体放出得热就就应等于低温物体吸收得热量，即：本实验即根据热平衡原理用混合法测泄固体得比热。
设量热器（包括搅拌器与温度计插入水中部分）得热容为C,实验时，量热器内先盛以质量为，温度为得冷水，之后，把加热到温度为质量为得待测金属块投入量热器中，经过热交换后，水量热器与金属块达到共同得末温，依热平衡方程有：（1）即（2）量热器得热容C可以根据其质量与比热容算出。
设量热器筒与搅拌器由相同得物质制成，英质量为，比热容为，则（3）式中为温度汁插入水中部分得热容•得值可由下式求出：式中V为温度计插入水中部分得体积。
表示以J・°C |为单位时得数值，而表示V以cm' 为单位时得数值.2、系统误差得修正上述讨论就是在假左量热器与外界没有热交换时得结论。
实际上只要有温度差异就必然会有热交换存在，因此实验结果总就是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。
所以,校正系统误差就是量热学实验中很突出得问题。
为此可采取如下措施：1 ）要尽量减少与外界得热量交换，使系统近似孤立体系。
此外，量热器不要放在电炉旁与太阳光下，实验也不要在空气流通太快得地方进行。
2）采取补偿措施，就就是在被测物体放入量热器之前，先使疑热器与水得初始温度低于室温，但避免在两热器外生成凝结水滴.先估算，使初始温度与室温得温差与混合后末温高岀室温得温度大体相等。
这样混合前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等，极大地降低了系统误差。
用混合法测固体的比热容
实验八混合法测定固体比热容宇文皓月一实验目的1、掌握基本的量热方法——混合法。
2、测定金属的比热容。
二实验仪器量热器，温度计，物理天平，停表，加热器，小量筒，待测物（金属块）。
量热器如图1所示，C为量热器筒（铜制），T为曲管温度计，P为搅拌器，J为套铜，G为保温用玻璃棉。
加热器如图2所示，待测物由细线吊在其中间的圆筒中，由蒸汽锅发出的蒸汽通过加热器的套筒中给待测物加热。
加热厚后将其下侧的活门K打开，就可将物体投入置于其下面的量热器中。
为了减少加热器排出的水蒸汽，可将排汽管拔出冰和水的盆中，使蒸汽凝结成水。
三实验原理温度分歧的物体混合之后，热量将由高温物体传给低温物体。
如果在混合过程中和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度，在这过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量，此称为热平衡原理。
本实验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。
将质量为m、温度为t2的金属块投入量热器的水中。
设量热器（包含搅拌器和温度计拔出水中部分）的热容为q，其中水的质量为m0，比热容为c0，待测物投入水中之前的水温为t1。
在待测物投入水中以后，其混合温度为θ，则在不计量热器与外界的热交换的情况下，将存在下列关系 ))(()(1002t q c m t mc -+=-θθ （1）即)())((2100θθ--+=t m t q c m c （2） 量热器的q 可以根据其质量和比热容算出。
设量热器筒和搅拌器由相同的物质（铜）制成，其质量为m 1，比热容为c 1，温度计拔出水中部分的体积为V ，则V c m q 9.111+= （3）)(9.11-︒⋅C J V 为温度计拔出水中部分的热容，但V 的单位为cm 3。
也可以用混合法丈量量热器的热容q 。
即先将量热器中加入)(0g m '水，它和量热器的温度为1t ' ，其次将)(g m o ''温度为2t '的温水迅速倒入量热器中，搅拌后的混合温度为θ'，则根据式（1），的))(()(100200t q c m t c m '-'+'='-'''θθ即001200)(c m t t c m q '-'-''-'''=θθ（4） 但是用混合法丈量热器热容q 时，要注意使水的总质量00m m ''+'和实际测比热容时水的质量m 0大体相等，混合后的温度θ'也应和实测时的混合温度θ尽量接近才好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）
8
2、混合法测比热
将质量为m的待测金属块（设其比热容为c），温度 为 T 投入量热器内的水中。设量热器（包括量热器内筒、 搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为C。水的质量
为 m 0 ，比热容为 c 0 。金属块投入水之前，水温为 T 1 ，
实验四、固体比热容的测量（混合法）
量热实验主要研究物质比热、熔解热以及热功当量 的测定方法。量热实验应用很广泛，特别是在新能源新 材料的研制中，就必须了解它的热学性能。量热实验中， 由于产生散热的因素很多且不易控制和测量，实验精度 较低。为提高实验精度，就需要对产生误差的各种因素 进行分析，找出减少误差的方法，这些训练有利于实验 能力的提高。
热容为 c 1 ，则
Cm1c1C
（4）
式中 C 是温度计浸入到水中的部分的热容。
温度计的热容 C 可这样计算：水银温度汁由玻璃
（密度 2.5103kg/m3 ，比热容为 0.79103 J/(kg·℃) 和水银（密度为 13 .6103kg/m3，比热容为0.14103
J/(kg·℃)），根据热容 Ccm cV ，两者的比热
6
六、量热器
量热器种类很多，因测量目的不同，有不同结构.本实
验如图所示：由绝热材料制成的外筒②和由良导体材料
制成的内筒①构成.容纳液体的内筒固定在由保温材料构
成的绝热架⑥上，外筒口用胶木盖⑤盖住，胶木盖的中
央孔用来插温度计③，旁边的小孔用来插搅拌器④.量热
器这种内外筒封闭结构减少了对流和热传导，内筒壁又
投入后其混合温度为 T 2 ，则在不计量热器与外界热交 换的情况下，将存在下列关系：
m ( T c T 2 ) ( m 0 c 0 C )T 2 ( T 1 )（2）
即
c(m0c0C)(T2T1) m(TT2)
（3）
9
3、量热器的热容
量热器的热容C可以根据其质量和比热容算出。设量
热器内筒和搅拌器由相同的物质制成，其质量为 m 1 ，比
(2) 采取补偿措施，就是在被测物体放入量热器之前， 先使量热器与水的初始温度低于室温，但避免在量热 器外生成凝结水滴。先估算，使初始温度与室温的温 差与混合后末温高出室温的温度大体相等。这样混合 前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大致相等， 极大地降低了系统误差。
12
(3) 缩短操作时间，将被测物体从沸水中取出，然后倒 入量热器筒中并盖好的整个过程，动作要快而不 乱，减少热量的损失。
三、实验重点 1.了解量热器的构造，如何保证量热器为孤立系统。 2.如何对实验过程中的吸热、散热做出校正，尽量使 二者相抵消，以提高实验的精度。
四、实验主要仪器设备及材料 金属块，分析天平，量热器 ，温度计，烧杯，
水，电热杯，冰箱, 量筒, 搅拌器，秒表，镊子。
3
4
五、实验简介
19世纪，随着工业文明的建立与发展，特别是蒸汽 机的诞生，量热学有了巨大的进展。经过多年的实验 研究，人们精确地测定了热功当量，逐步认识到不同 性质的能量（如热能、机械能、电能等）之间的转化 和守恒这一自然界物质运动的最根本的定律，成为19 世纪人类最伟大的科学进展之一。从今天的观点看， 量热学是建立在“热量”或“热质”的基础上的，不 符合分子动理论的观点，缺乏科学内含。但这无损量 热学的历史贡献。至今，量热学在物理学、化学、航 空航天、机械制造以及各种热能工程、制冷工程中都 有广泛的应用。
值;
V cm3 表示温度计浸入液体部分的体积 V ，以 cm 3
为单位时的数值。
11
4、系统误差的修正
在量热学实验中，由于无法避免系统与外界的热 交换，实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大， 以至无法得到正确结果。所以，校正系统误差是量热 学实验中很突出的问题。为此可采取如下措施：
(1) 要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体 系。此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验 也不要在空气流通太快的地方进行。
(4) 严防有水附着在量热筒外面，以免水蒸发时带走过 多的热量。
(5) 沸点的校正。在实验中，我们是取水的沸点为被测 物体加热后的温度，但压强不同，水的沸点也有所 不同。为此需用大气压强计测出当时的气压，再由 气压与沸点的关系通过查表得出沸点的温度。
13
5、读数规则
采取以上系统误差的修正的操作措施后，散热的影响 仍难以完全避免。被测物体放入量热器后，水温达到最 高温度前，整个系统还会向外散热，所以理论上的末温 是无法得到的。这就需要通过实验的方法进行修正：在 被测物体放入量热器前4-5min就开始测度量热器中水的 温度，每隔1min读一次。当被测物体放入后，温度迅速 上升，此时应每隔0.5min读一次。直到升温停止后，温 度由最高温度均匀下降时，恢复每分钟记一次温度，直 到第15min截止。由实验数据作出温度和时间的关系曲线。
5
比热容是单位质量的物质升高（或降低）单位温度 所吸收（或放出）的热量。比热容的测定对研究物质的 宏观物理现象和微观结构之间的关系有重要意义。
本实验采用混合法测固体（锌粒）的比热容。在热 学实验中，系统与外界的热交换是难免的。因此要努力 创造一个热力学孤立体系，同时对实验过程中的其他吸 热、散热做出校正，尽量使二者相抵消，以提高实验精 度。
很光洁减少了热辐射，从而减少了筒内液体与周围环境
的热交换.
7
七、实验原理 1、热平衡原理 设一个热力学孤立体系中有n种物质，其质量分别
为 m i ，比热容为 c i （ i1 ,2,3, ,n）。开始时体系处于 平衡态，温度为 1 ，与外界发生热量交换后又达到新 的平衡态，温度为 2 ，若无化学反应或相变发生，则 该体系获得（或放出）的热量为：
1
实验四、固体比热容的测量（混合法）
• 实验目的 • 实验内容 • 实验重点 • 实验仪器设备及材料 • 实验简介
• 量热器 • 实验原理 • 实验步骤 • 思考量热器构造，学习对实验环境的控制 2.掌握基本测量仪器使用，及正确合理地分析误差。
二、实验内容 通过实验了解量热器构造，学习对实验环境的控制
容与密度的乘积基本相同，所以
C w c m C c V 1 .1 9.9 11 0 6 06 V V (J /o C )
10
体积单位换算成立方厘米单位后，即为
C J0C 1 1 .9Vc3 m
（5）
（5）式便是温度计浸入液体部分的对应的热容计算式。
C J0C1表示温度计热容 C 是以J·℃ 1 单位时的数