实验5电热法测量油品的比热容
实验五 固体比热容的测量(电热法)
实验五 固体比热容的测量（电热法）金属是重要的固态物质，本文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,本文重点介绍电热法测量固体比热容。
【实验目的】1、掌握基本的量热方法——用量热器测热量法。
2、学习用电热法测固体的比热容。
【实验仪器】热学综合实验平台、量热器、待测钢球、测温探头【实验原理】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。
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,本实验重点介绍电热法测量固体比热容。
在量热器中加入质量为m 的待测物，并加入质量为0m 的水，如果加在加热器两端的电压为U ，通过电阻的电流为I ，通电时间为t ，则电流作功为：UIt A = （5-1）如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从1T ℃升高至2T ℃，则下式成立()()1201100T T c c m c m mc UIt -+++=ω （5-2）c 为待测物的比热容，0c 为水的比热热容，1m 为量热器内筒的质量，1c 为量热器内筒的比热容， 2m 为铜电极和铜搅拌器总质量，2c 为铜比热容。
由（5-2）式得()[]m c c m c m T T UIt c //0110012ω----= （5-3）为了尽可能使系统与外界交换的热量达到最小，在实验的操作过程中就应注意以下几点：1、不应当直接用手去把握量热筒的任何部分，不应当在阳光直接照射下进行实验。
比热容的测量 实验报告
个读数尚未达到动平衡状态。
E） 必须调节加热电压，使 30 秒内温升对应的温差电势增加约在
0.012-0.03mV 之间，即让 30 秒的温升约 0.2-0.5 度。如电势增量为负，
说明毫伏表输入端接反了，可调换极性或将所有读数值取相反的符号。
F） 在加热回路中接入开关，在测量开始时才通电加热，加热稳定后记录
和工作条件。
2. 测 4—6 组不同煤油质量的升温“曲线”
用 4—6 组不同质量的煤油* +和相应的加热功率*
+，分别测量
出温差
与时间 的对应数据（直接测量量为温差电势 U 和参考端
水箱内的温度） 。）每隔 30 秒读一次温差电势值。（
秒基本不影
响线性拟合结果的精密度。）注意事项如下： A） 首次煤油质量稍大于 0.25kg，或体积稍大于 300ml，以使加热丝没入煤
（）
记内外温差
，则（6）变为
（）
一般总是加热功率显著大于散热热流，即
，这时（7）式
左边可以作近似展开，展开后积分略去四次方以上的项可得
,
()
() ( )
()
-
(
)
（）
如果已知 的值，实验测出一系列时间 和温差
后，就可以
拟合出直线方程
()
( ) 的斜率
，进而可得
（） 4. 镍铬康铜热电偶（E 型）的温差电势公式 测量中，参考端温度（水箱水温） ( )变化不大，设其测量起始、结
所以
（）
√ ( )√ ( )
√( (
) )
（）
所以 图像如下：
1300 1200 1100 1000
900 800 700 600
实验四 液体比热容的测量(电热法)
实验四 液体比热容的测量（电热法）
本实验采用直接测量比热容的热方法，即电阻丝和待测物质直接接触。
输入的热量由电阻丝的电流供给，并由输入的电能测得，这种方法能使被传递热量的测量达到最高准确度，比热容的测定属于热技术和热物性测定范畴的热实验。
由于热现象的普遍性和热应用的重要性，从18世纪中期蒸汽体的发明到现在新能源、新材料的开发和研制，生命科学、生物工程、航天技术等许多领域中热实验都占有很重要的地位。
很多新材料并非在手册中能查到，需要自己动手测量。
因此这类实验对于培养和提高学生参考加工程实验和从事科学研究的能力具有重要作用。
【实验目的】
用电热法测定液体的比热容。
【实验仪器】
热学综合实验平台、电加热量热器、测温探头
【实验原理】
1、量热器中装有质量为m 、比热容为c 的待测液体。
通电后在t 秒内电阻丝R 所产生热量为：
t R I Q 2=放 UIt = （4-1）
待测液体、内筒、铜电极、铜搅拌器吸收电阻R 释放的热量后，温度升高。
设内筒质量为1m ，比热容为1c ，铜电极和铜搅拌器总质量为2m ，比热容为2c ，系统达到热平衡时初温为1T ，加热终了达到热平衡时末温为2T ，则有系统吸热：
))((122211T T m c m c cm Q -++=吸 （4-2）
因放吸Q Q =，故有：
))((122211T T m c m c cm UIt -++= （4-3）
解得待测液体的比热容为： )(122111
2m c m c T T UIt m c ---= （4-4） 实验中只需测得（4-4）式右边各物理量，就可求得待测液体的比热容。
初中物理比热容实验报告
2、取两个相同的烧杯，分别加入质量相同的水和食用油；
3、用温度计分别测量出水和食用油初始温度，并填入表格中；
4、用电加热器对两种液体同时进行加热，当温度到达规定温度时停止加热，分别记录两种液体的加热时间；
5、整理实验数据，分析实验结果。
物质
质量（g）
初温(t0/℃)
末温(t/℃)
初中物理实验报告单
班级
姓名
日期
实验名称
比热容
实验目的
研究不同的物质在质量相同、升高相同温度时，吸收的热量是否相等
实验仪器和器材
两个规格相同的电加热器、铁架台、烧杯、水、食用油、停表、天平、温度计等
实验原理
不同物质，在质量相同、温度升高相同时，需要加热的时间不同，加热时间越长的物质，吸收热量就越多。
实验步骤
总分
加热时间(min)
水
200
25
80
4
食用油
200
25温度升高相同时，水加热时间更长，因此水吸收热量较多。因此分析得出：质量相同的不同的物质，升高相同的温度时，吸收的热量不相等。为了比较各种物质这种性质上的不同，物理上用比热容来描述。
教师评分
实验预习
实际操作
数据处理
比热容的测量 实验报告
( )
Δx Δy Δx^2 Δy^2
1 -2.08158
-180 4.332991
32400
2 -1.7448
-150 3.044337
22500
3 -1.38653
-120 1.922469
14400
4 -1.02533
-90 1.051298
8100
5 -0.66112
-60 0.437073
3600
的电热电源时的升温规律
当量热器中所称放的待测液体的质量为 m，比热容为 c，通电前后量热器 的初温和末温分别为 和 ，在测量过程中没有热量散逸的情况下，应有
[(
)]
（）
本实验中采用拟合测量法，在同一来呢供热系统的容器内，盛不同质量的
待测液体，做几次实验，分别测出各次实验中的液体质量 及相应的总热
容 ，然后用直线拟合的方法求出待测液体的比热容，从而解决了（2）式
6 -0.35202
-30 0.123916
900
7 -0.0016
0 2.6E-06
0
8 0.332009
30 0.11023
900
9 0.688134
60 0.473528
3600
10 1.047299
90 1.096835
8100
11 1.369169
120 1.874624
14400
12 1.734278
12
f-t曲线 线性拟合曲线
对 m 和 Cs 进行拟合
m（g）
256.41 374.58
Cs（J/K） 619.6654 854.6516
456.18 1027.759
541.81 1235.758
液体比热容的测定
液体比热容的测定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，属于量热学的范畴。
量热学在许多领域都有广泛应用，特别是在新能源的开发和新材料的研制中，量热学的方法是不可缺少的.比热容的测量方法很多，有混合法、冷却法、比较法（用待测比热容与已知比热容比较得到待测比热容的方法）等。
本实验用的是电热法测比热容，它是比较法的一种.各种方法，各具特点，但就实验而言，由于散热因素很难控制，不管哪种方法实验的准确度都比较低。
尽管如此，由于它比复杂的理论计算简单、方便，实验还具有实用价值.当然，在实验中进行误差分析，找出减小误差的方法是必要的.每种物质处于不同温度时具有不同数值的比热容，一般地讲，某种物质的比热容数值多指在一定温度范围内的平均值.一. 实验目的用电热法测定液体的比热容二. 实验仪器HZY7-YJ-HY-II液体比热容测定仪、天平三.技术指标1.实验项目：电热法液体比热容的测定2.温度测量范围：-50-125℃，精度±0.1℃, 三位半数显3.计时范围：0-100分，精度：±0.1S4.电流测量范围：0-1.999A；三位半数显5.电压测量范围：0-19.99V;三位半数显6.电压输出：9-16V四．实验原理1.基本原理孤立的热学系统在温度从T1升到了T2时的热量Q与系统内各物质的质量m1，m2…和比热容c1，c2…以及温度变化T1－T2有如下关系:Q﹦（m1c1＋m2c2＋…）（T2－T1）（1）式中，m1c1，m2c2…是各物质的热容量.在进行物质比热容的测量中，除了被测物质和可能用到的水外，还会有其他诸如量热器、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mx 和cx分别表示某物质的质量和比热容，c表示水的比热容，就应当有mxcx﹦c1ω.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”.2.实验公式如图1所示，在量热器中装入质量为m1，比热容为c1的待测液体(如水)，当通过电流I时，根据焦耳﹣楞次定律，量热器中电阻产生的热量为Q＝IUt (2)式中，I为电流强度，U为电压,t为通电时间.如果量热器中液体（包括量热器及其附件）的初始温度为T1，在吸收了加热器释放的热量Q后，终了的温度为T2.m2为量热器内筒的质量,c2为铝量热器内筒的比热容,搅拌器和温度传感器等用水当量ω表示，水的比热容为c，则有IUt=(c1m1+c2m2+c1ω)(T2-T1)图1C1=〔IUt/（T2-T1）-c2m2〕/(m1+ω) （3）铝在25℃时的比热容C2为0.216 cal·g-1·℃-1(0.904J·g-1·℃-1), 水在25℃时的比热容c1为0.9970cal·g-1·℃-1(4.173 J·g-1·℃-1).本量热器的水当量ω﹦2.16 g 3．散热修正实验修正的方法是接通电源后每隔1分钟记一次升温过程的温度，测8到10分钟切断电源，然后再每隔1分钟记录一次降温过程中的温度，测5到8分钟，并注意在实验的整个过程中要不停地用搅拌器搅拌。
电热法测液体比热容及散热修正实验论文
电热法测液体比热容及散热修正实验论文摘要：本实验是电热法测定水的比热容及学习用牛顿冷却定律进行撒热修正从而减少系统误差。
在此实验中消除系统误差无外乎两种，1完善实验手段，改进仪器装置和结构，尽量减少与外界交换热量，2使用牛顿散热公式对实验结果进行修正。
关键词：电热法、温度、比热容、撒热修正。
引言比热容是指单位质量的某种物质温度升高1C o所需的热量，其单位是()K Kg J ⋅水的热容较大，大部分金属的比热容约为水的101，非金属中岩石类的比热容约为水的51，木材的比热容约为水的21，液体的比热容一般比水低，气体的比热容因种类而异有较大的差别，空气的比热容约为水的41，本实验采用直接测量比热容的热方法，即电阻丝和待测物质的直接接触。
输入的热量由电阻丝的电流供给，并由输入的电能测得，这种方法能使被传递热量的测量达到最准确度，比热容的测定属于热技术和热物性测定范畴的热实验。
由于热现象的普遍性和热应用的重要性，从18世纪中期蒸汽体发明到现在新能源、新材料的开发和研制，生命科学、生物工程、航天技术等许多领域中热实验都占有很重要的地位。
很多新材料并非在手册中能查到，想要自己动手测量。
因此这类实验对于培养和提高学生参加工程实验和从事科学研究的能力具有重要作用。
实验仪器：量热器、温度计、加热电阻丝、稳压电源、电压表、电流表、电子秤、秒表、游标卡尺。
实验原理：测定液体的比热容常用方法有：冷却法和电热法。
测量时要保证在完全相同的外界条件下进行。
用已知比热容的水作为比较对象，在相同的外界条件下与待测物体进行测量的方法，就是比较测量法，实验室多采用此种方法。
设加热器两端电压为U ，电流为I ，在容器中有质量为，比热容为C 的液体，1量热器内筒的质量，器比热容为C1，搅拌器的质量为m2，其比热容为C2，铜电板的质量为m3，其比热容为C3。
初始温度为t 1，加热后为t2，假设与外界无热交换，那么有：()()t t C C m C m V MC UIt 1243322-+++=则有⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----=C C m C m C m t t V UIt MC 4332211121 （1） 在实验中为了尽可能使系统与外界交换的热量达最小，除了使用量热器外，在实验的操作中也必须予以注意。
比热容的测量实验报告
比热容的测量实验目的、实验原理、实验步骤等在预习报告中。
本次实验只做了方法二，没有做方法一。
实验数据记录表格实验原始数据Wc m b p C i si +==)*(对上述数据进行直线拟合处理。
得到： 相关系数r=0.998484 斜率k=2.02811031.2--︒⋅⋅=∴C g J cT 的计算：kC si =U 2/R(T-θ)5/4 =1/4*(i p *b)=4.1030*411.410.18)904.1190.277.256(542=+⨯=T ℃ 不确定度分析根据)2/()1(/2--=-n r c S cc A c c S t U U ⋅=≈-)(τψπε可以得到斜率的相对标准差03135.0/=c S c 06.0=⇒c S 又t(3)=12.7 76.0=c U 1176.003.2--︒⋅⋅±=∴C gJ c关于数据测量与处理这次实验的基本原理比较简单。
主要的系统误差在于系统对外散热所损失的热量，系统误差修正基本上是对这部分的修正，具体的修正原理见前“实验原理”。
利用自然对流的冷却公式以后进行散热修正比较复杂，因此数据处理主要通过计算机完成。
这种情况下，散热修正公式的准确性比较重要，这点上，由于热学知识的欠缺，无法做出恰当的分析。
由于测量方法对最后结果会产生影响的部分有：1、加热丝电阻的阻值：由于加热丝电阻比较小（26欧姆左右），且处在分母位置上，因此电阻值如果有较大变化或者测量不准确，对最终结果会产生影响。
这包括两个方面，一是由于温度变化引起的阻值变化，二是比较法测量电阻时产生的误差。
其中后者，由于采用的数字电压表，可以认为内阻确为无穷大，不确定度可以通过计算得到，约为阻值的1%，比起最后结果中的不确定度（仅为A 类不确定度）基本没有影响。
2、搅拌器：搅拌过程中，搅拌器对液体做功，导致温度上升。
比热容的测量 实验报告
比热容的测量实验报告比热容的测量实验报告引言：比热容是物质在吸收或释放热量时所需要的能力。
测量物质的比热容对于研究物质的热性质以及工业应用具有重要意义。
本实验旨在通过测量物质的比热容，探究物质的热性质，并探讨测量方法的准确性和可行性。
实验材料与方法：实验材料：热水浴、恒温水槽、温度计、热量计、试管、试管夹、热绝缘材料、不同物质的样品（如铜、铁、铝等）。
实验方法：1. 准备工作：将热水浴和恒温水槽调至目标温度，确保温度稳定。
2. 实验步骤：a. 将试管夹固定在热绝缘材料上。
b. 在试管中加入一定量的待测物质样品。
c. 将试管放入热水浴中，使样品与热水浴充分接触。
d. 同时，将热量计放入试管中，记录初始温度。
e. 等待一段时间，直至样品与热水浴达到热平衡。
f. 记录热量计的最终温度。
g. 根据热量计的读数和温度变化计算物质的比热容。
实验结果与讨论：通过实验，我们得到了不同物质的比热容数据，并进行了分析和讨论。
以下是实验结果的一部分：物质 | 比热容（J/g·℃）-----------------------铜 | 0.39铁 | 0.45铝 | 0.90从上述数据中可以看出，不同物质的比热容存在着显著差异。
铝的比热容最大，而铜的比热容最小。
这是因为不同物质的原子结构和分子间力的不同所导致的。
铝的原子结构较为紧密，分子间力较强，因此需要更多的能量来使其温度升高。
而铜的原子结构较为松散，分子间力较弱，所以其比热容相对较小。
在本实验中，我们采用了热量计的方法来测量物质的比热容。
热量计是一种测量热量变化的仪器，通过测量热量计的温度变化，可以计算出物质的比热容。
然而，热量计的准确性和可行性也需要考虑。
首先，热量计的准确性受到环境因素的影响。
例如，热量计的读数可能会受到外界温度变化的干扰，导致测量结果的误差。
为了减小这种误差，我们在实验中使用了热绝缘材料来隔离试管和热水浴，减少了外界温度变化对实验结果的影响。
比热容实验
比热容实验【知识点的认识】为了比较水和煤油的吸热能力，小王做了如图所示的实验，在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和煤油，用两个相同的酒精灯对其加热，并用相同的两支温度计分别同时测量水和煤油的温度变化，实验数据如下：液体质量（g）初温（℃）末温（℃）加热时间（min）水 300 20 30 12煤油 300 20 30 6（1）在此实验中，为比较水和煤油吸热能力的大小，我们可以加热相同的时间，观察升高温度的不同；也可以升高相同的温度，比较加热时间的长短．（2）分析下表中的实验数据可知：质量相同的水和煤油，升高相同的温度时，水吸收的热量多，表明水的吸热能力大．（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油，煤油升高的温度更高．（4）由于物体吸收热量的多少不使用仪器测量，本实验中把吸收热量的多少转换成加热时间的长短，这种科学方法叫转换法．分析：（1）判断水与煤油的吸热本领的大小，有两种方法：①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少．用时较多的，说明吸收的热量多，则比热较大．②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少．温度升高较多的，则比热较小．（2）根据表中实验数据进行分析，然后答题．（3）加热相同的时间，质量相同的水和煤油，由于煤油的吸热本领小，所以煤油升高的温度更高；（4）本实验中把吸收热量的多少转换成加热时间的长短，所用的方法为转换法．解：（1）在此实验中，为了比较水和煤油吸热本领的大小，我们可以加热相同的时间，观察升高的温度的不同；也可以让它们其升高相同温度，比较加热时间，来比较它们吸热本领的大小．（2）由实验数据知，质量相同的水和煤油，升高相同温度时，水需要的加热时间更长，说明水吸收的热量更多，表明水的吸热本领大．（3）因为煤油比水的吸热本领小，所以加热相同的时间，它们吸收相等热量时，质量相同的水和煤油，煤油升高的温度更高；（4）由于物体吸收热量的多少不使用仪器测量，本实验中把吸收热量的多少转换成加热时间的长短，这种科学方法叫转换法．故答案为：（1）升高温度；升高相同的温度，比较加热时间的长短；（2）水；水；（3）煤油；（4）转换．点评：本题主要考查如何用转换法和控制变量法来比较不同物质比热容（吸热能力）的大小，本题有一定的难度，解题时要注意控制变量法的应用．一．选择题（共9小题）丙4001514 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，图中燃料的质量相同，烧杯内液体的质量也相同．要比较不同燃料的热值和不同物质的比热容，下列选择4如果四次实验中，在相同时间内，水、甲、乙、丙吸收的热量相等，已知水的=4.2×103J•（kg•℃）﹣1，则由上述条件可得（）比热容为C水A．第1次实验中，水吸收的热量等于酒精燃烧放出的热量B．第1、2次实验中，甲液体吸收的热量比水吸收的热量少C．乙液体的比热容为2.1×103J•（kg•℃）﹣1D．丙液体的比热容小于乙液体的比热容5．小明利用如图装置“比较不同物质吸热情况”，关于该实验下列说法正确的是（）A．烧杯中水和食用油的体积相等B．烧杯中液体内能增加是通过热传递方式C．实验表明质量相同的不同物质，升温时吸收热量相同，加热时间不同D．只能通过比较加热时间来比较吸热能力6．如图所示，两个相同的容器中装有初温相同、等质量的水和食用油，用相同的酒精灯分别对其加热相同的时间（热量损失不计，且液体均未沸腾），已知水的比热容大于食用油的比热容．则加热﹣段时间后，比较两种液体的温度．下列说法中正确的是（）A．食用油温度高于水的温度B．食用油温度低于水的温度C．食用油温度等于水的温度D．以上情况均有可能7．如图所示，是同学们探究“物质吸热能力”的实验装置．关于此实验下列说法错误的是（）A．该实验需要的测量仪器是温度计、天平和停表B．该实验中改变内能的方式是热传递C．该实验中用加热时间来表示吸热多少，同时通过温度变化量的大小来判断物质吸热能力D．该实验器材的组装顺序从上到下为好，可以使操作简单8．在“比较不同液体比热容大小”的实验中，用相同的酒精灯对四种液体加热，得到如表所示的数据：次数液体质量/g升高的温度/℃加热时间/min1水2001072甲20020103乙40020144丙4001514如果四次实验中，在相同时间内，水、甲、乙、丙吸收的热量相等，已知水的比热容为c水=4.2×103J•（kg•℃）﹣1，则由上述条件可得（）A．丙液体的比热容小于乙液体的比热容B．乙液体的比热容为2.1×103J•（kg•℃）﹣1C．第1次实验中，水吸收的热量一定等于酒精燃烧放出的热量D．第3、4次实验中，乙液体吸收的热量比丙液体吸收的热量多9．物理兴趣小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是（）A．采用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加酒精量相同C．取相同质量的水和另一种液体D．加热水和加热液体的烧杯相同二．解答题（共4小题）10．某小组的同学做“探究不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是A．常用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加酒精量相同C．取相同质量的水和另一种液体D．盛放水和另一种液体的容器相同（2）加热到一定时刻，水开始沸腾，此时的温度如图丙所示，则水的沸点是℃，这表明实验时的大气压强（选填“大于”、“小于”或“等于”）一个标准大气压．（3）而另一种液体相应时刻并没有沸腾，但是温度计的示数比水温要高得多，请你就此现象进行分析，本实验的初步结论为：．（4）本实验除了能够说明上述问题之外，还能够说明许多问题，请你写出其中的一个问题：．11．为了比较物质的吸热升温现象，小明做了以下的实验：如图甲所示，小明将质量相同的A、B两种液体分别装入两个完全相同的烧杯中，分别用两个完全相同的酒精灯同时加热，用两支相同的温度计分别测量烧杯内液体的温度，液=4.2×103 J/（kg•℃）]．体温度随时间变化关系如图乙所示．[已知c水（1）实验中，用玻璃棒不断搅拌的目的是．（2）分析图象可知，如果给质量相同的A和B两种液体加热相同的时间，则升高的温度会更高些，两者增加的内能（选填“甲多”、“相等”或“乙多”）．（3）若A、B两种液体中，一种液体是水，另一种液体的比热容是J/（kg•℃）．12．小华学习做饭的过程中，经常加热油和水，她猜想油的比热容比水小．（1）能够支持她这一猜想的事实是A．同样情况下，油升温比水快 B．油能把食物炸黄，而水不能C．油能漂在水面上 D．油比水难蒸发（2）为了验证猜想，小华向两个同样的烧杯里分别倒入相同的水和油，并测量它们的初始温度．在同样条件下加热相同时间后，水的温度升高了25℃，油的温度升高了30℃，由此可得油的比热容为J/（kg•℃）[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．13．小华学习做饭的过程中，经常加热油和水，她猜想油的比热容比水小．（1）能够支持她这一猜想的事实是A．同样情况下，油升温比水快 B．油能把食物炸黄，而水不能C．油能漂在水面上 D．油比水难蒸发（2）为了验证猜想，小华采用图甲所示的实验方式进行验证．他向两个同样的烧杯里分别装入200克的水和油，用同样的电加热器加热，测量它们的初始温度都是20℃．实验中，用（填序号）间接反映液体吸收热量的多少．A．通电时间B．温度计示数的变（3）加热一段时间，两种物质的温度随加热时间变化的关系如图所示，由图象可计算得出油的比热容为 J/（kg•℃）．[C=4.2×103 J/（kg•℃）]．水（4）图中所用加热器上标有“220V 800W”，请你根据图中数据计算出该加热器的热效率．2017年09月08日180****7108的初中物理组卷参考答案与试题解析一．选择题（共9小题）1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，图中燃料的质量相同，烧杯内液体的质量也相同．要比较不同燃料的热值和不同物质的比热容，下列选择正确的是（）A．比较热值，应选择甲乙两图进行实验；比较比热容，应选择甲丙两图进行实验B．比较热值，应选择甲乙两图进行实验；比较比热容，应选择乙丙两图进行实验C．比较热值，应选择甲丙两图进行实验；比较比热容，应选择甲乙两图进行实验D．比较热值，应选择乙丙两图进行实验；比较比热容，应选择甲乙两图进行实验【解答】解：为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验．为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，A正确，BCD错误．故选A．2．在比较不同液体吸收相同热量时，温度升高快慢的实验中，需要控制一些变量，下列各控制内容，有必要的是（）A．加热时所用酒精灯里装有的酒精量必须相等B．盛放液体的容器要相同C．两种液体的体积要完全相等D．两种液体的初温一定要相同【解答】解：A、酒精灯里所加的酒精量对升温的快慢不会造成影响，属多余的量，故A不符合题意；B、实验中，两种液体的质量必须相等，符合控制变量法的要求，盛放两种液体的容器也会影响其吸热与升温的情况，故应使容器保持相同，故B符合题意；C、两种液体的质量必须相等，液体的体积对升温的快慢不会造成影响，属多余的量，故C不符合题意；D、实验时需要测量两种液体升高温度的情况进行比较，但不一定要求两种液体的初温相同，故D不符合题意．故选B．3．在“比较水不煤油吸热时升温快慢”的实验中，不需要控制的变量是（）A．采用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加的酒精量相同C．取相同质量的水和煤油D．盛放水和煤油的容器相同【解答】解：A、为保证煤油和水在相同时间内吸收的热量相同，应采用完全相同的加热方式，故A需要；B、为了减小误差，应尽量使酒精灯的火焰大小一样，但不一定要求酒精灯内的酒精相同，故B不需要；C、为了便于比较煤油和水的温度差，实验时应取相同质量的煤油和水，故C需要；D、为防止热量散失对实验的影响，应让盛放煤油和水的容器相同，故D需要．故选B．4．在“比较不同液体的比热容大小”的实验中，用相同的酒精灯对四种液体加热，得到如表所示的数据：次数液体质量/g升高的温度/℃加热时间/min 1水2001072甲20020103乙40020144丙4001514如果四次实验中，在相同时间内，水、甲、乙、丙吸收的热量相等，已知水的比热容为C水=4.2×103J•（kg•℃）﹣1，则由上述条件可得（）A．第1次实验中，水吸收的热量等于酒精燃烧放出的热量B．第1、2次实验中，甲液体吸收的热量比水吸收的热量少C．乙液体的比热容为2.1×103J•（kg•℃）﹣1D．丙液体的比热容小于乙液体的比热容【解答】解：A、用酒精灯加热液体，酒精燃烧放出的热量只有一部分被水吸收，还有一部分热量被容器吸收和散失到空气中，故A错误；B、相同的酒精灯加热液体，在单位时间内酒精灯放出的热量相同，加热时间越长，放出的热量越多，故甲液体比水液体吸收的热量多，故B错误；C、相同的酒精灯加热液体，单位时间内放出的热量相等，故Q乙：Q水=2：1，又知△t乙：△t水=2：1，m乙：m水=2：1，由Q=cm△t得，===，即c乙=×c水=×4.2×103J/kg•℃=2.1×103J/kg•℃，故C正确；D、根据吸热公式Q=cm△t可知，乙、丙两种液体质量相等，吸收相同的热量，丙升高的温度越低，所以丙的比热容大，故D错误．故选：C．5．小明利用如图装置“比较不同物质吸热情况”，关于该实验下列说法正确的是（）A．烧杯中水和食用油的体积相等B．烧杯中液体内能增加是通过热传递方式C．实验表明质量相同的不同物质，升温时吸收热量相同，加热时间不同D．只能通过比较加热时间来比较吸热能力【解答】解：A、根据控制变量法可知：烧杯中水和食用油的质量相等，由于水的密度比食用油的密度大，根据V=可知水的体积比食用油的体积小．故A错误．B、加热过程液体内能增加，是通过热传递方式完成，故B正确．C、酒精灯的火焰相同，吸收相同的热量，则升温时吸收热量相同，加热时间相同．故C错误．D、加热相同的时间，说明吸收的热量相等，物体吸热多少是由加热时间决定的．依据c=可知：在升高相同温度的情况下，则用时较多的吸收的热量多，则比热较大，故D错误．故选B．6．如图所示，两个相同的容器中装有初温相同、等质量的水和食用油，用相同的酒精灯分别对其加热相同的时间（热量损失不计，且液体均未沸腾），已知水的比热容大于食用油的比热容．则加热﹣段时间后，比较两种液体的温度．下列说法中正确的是（）A．食用油温度高于水的温度B．食用油温度低于水的温度C．食用油温度等于水的温度D．以上情况均有可能【解答】解：在比较水和食用油的吸热能力的实验中，在两个相同的容器中装有初温相同、等质量的水和食用油，用相同的酒精灯分别对其加热相同的时间，即吸收的热量相同，因为水的比热容大于食用油的比热容，根据△t=可知，食用油升高的温度大于水升高的温度，所以食用油温度高于水的温度．故选A．7．如图所示，是同学们探究“物质吸热能力”的实验装置．关于此实验下列说法错误的是（）A．该实验需要的测量仪器是温度计、天平和停表B．该实验中改变内能的方式是热传递C．该实验中用加热时间来表示吸热多少，同时通过温度变化量的大小来判断物质吸热能力D．该实验器材的组装顺序从上到下为好，可以使操作简单【解答】解：A、实验中所需要的测量温度质量和加热时间，所以需要的测量仪器有温度计、天平和秒表．故A正确；B 、水从酒精灯那里吸热，是通过热传递的方式改变内能的，故B 正确；C 、实验中，用相同的酒精灯对液体加热，在相等时间内液体吸收的热量相等，加热时间越长，液体吸收的热量越多，可以用加热时间的长短表示液体吸收热量的多少；实验中取质量相同的液体，用相同的电加热器加热，液体吸收相同的热量，升高的温度不同，吸热能力不同；故C 正确；D 、酒精灯需用外焰加热，所以要先放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以先放好烧杯后，再调节温度计的高度；所以，安装顺序为从下到上，故D 错误．故选D ．8．在“比较不同液体比热容大小”的实验中，用相同的酒精灯对四种液体加热，得到如表所示的数据： 次数液体质量/g升高的温度/℃加热时间/min1 水 20010 7 2 甲 200 20 10 3 乙 400 20 14 4丙40015 14如果四次实验中，在相同时间内，水、甲、乙、丙吸收的热量相等，已知水的比热容为c 水=4.2×103J•（kg•℃）﹣1，则由上述条件可得（ ）A ．丙液体的比热容小于乙液体的比热容B ．乙液体的比热容为2.1×103J•（kg•℃）﹣1C ．第1次实验中，水吸收的热量一定等于酒精燃烧放出的热量D ．第3、4次实验中，乙液体吸收的热量比丙液体吸收的热量多 【解答】解：A 、根据吸热公式Q 吸=cm △t ，乙、丙两种液体质量相等，吸收相同的热量，丙升高的温度低，所以丙的比热容大，故A 错误．B 、相同的酒精灯加热液体，单位时间内放出的热量相等，故Q 乙：Q 水=2：1，又知△t乙：△t水=2：1，m乙：m水=2：1，由Q=cm△t得，====，c乙=×c水=×4.2×103J/kg•℃=2.1×103J/kg•℃，故B正确；C、用酒精灯加热液体，酒精燃烧放出的热量只有一部分被水吸收，还有一部分热量被容器吸收和散失到空气中，故C错误；D、第3、4次实验中，物质的质量是相同的，加热时间相同，吸收的热量相同，故D错误；故选：B．9．物理兴趣小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是（）A．采用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加酒精量相同C．取相同质量的水和另一种液体D．加热水和加热液体的烧杯相同【解答】解：A、为保证水和液体在相同时间内吸收的热量相同，采用完全相同的加热方式，故A正确．B、实验时为了减小误差，应尽量使酒精灯的火焰大小一样，但不一定要求酒精灯内的酒精相同，故B错误．C、为了便于比较水与液体升高的温度差，实验时应取相同质量的水和液体，故C正确．D、为防止热量散失对实验的影响，应让盛放水和液体的容器相同，故D正确．故选B．二．解答题（共4小题）10．某小组的同学做“探究不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置．（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是 B A．常用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加酒精量相同C．取相同质量的水和另一种液体D．盛放水和另一种液体的容器相同（2）加热到一定时刻，水开始沸腾，此时的温度如图丙所示，则水的沸点是98 ℃，这表明实验时的大气压强小于（选填“大于”、“小于”或“等于”）一个标准大气压．（3）而另一种液体相应时刻并没有沸腾，但是温度计的示数比水温要高得多，请你就此现象进行分析，本实验的初步结论为：不同物质的吸热能力不同．（4）本实验除了能够说明上述问题之外，还能够说明许多问题，请你写出其中的一个问题：气压相同时，不同液体的沸点与什么因素有关．【解答】解：（1）用控制变量法进行探究，因为引起温度变化的因素是吸热的多少、物质的质量、加热时间和方式，与酒精的多少无关，所以B选项多余．（2）在丙图中，水的沸点为98℃；因为沸点低于100℃，所以实验时的大气压小于一个标准大气压．（3）在质量、吸收的热量相同时，不同液体升高的温度不同，说明不同物质的吸热能力不同．（4）水沸腾时，液体没有沸腾，由此可以想到：在气压相同时，不同液体的沸点与什么因素有关？故答案为：（1）B；（2）98；小于；（3）不同的物质的吸热能力不同；（4）气压相同时，不同液体的沸点与什么因素有关．11．为了比较物质的吸热升温现象，小明做了以下的实验：如图甲所示，小明将质量相同的A、B两种液体分别装入两个完全相同的烧杯中，分别用两个完全相同的酒精灯同时加热，用两支相同的温度计分别测量烧杯内液体的温度，液体温度随时间变化关系如图乙所示．[已知c=4.2×103 J/（kg•℃）]．水（1）实验中，用玻璃棒不断搅拌的目的是使液体均匀受热．（2）分析图象可知，如果给质量相同的A和B两种液体加热相同的时间，则 A 升高的温度会更高些，两者增加的内能相等（选填“甲多”、“相等”或“乙多”）．（3）若A、B两种液体中，一种液体是水，另一种液体的比热容是 2.1×103 J/（kg•℃）．【解答】解：（1）实验中，用玻璃棒不断搅拌的目的是使得液体受热均匀；（2）因为用两个完全相同的酒精灯同时加热，加热相同的时间，吸收热量相同，由图象知，相同质量的A和B，A温度升高得较快，说明A的吸热能力弱；（3）由题意知，比热容较大的应该是水，由图象知，当加热10min时，水温度升高了20℃，另一液体温度升高了40℃，水和另一液体吸收的热量相等，则c水m水△t水=c液m液△t液△t液=2△t水，则c液=c水=×4.2×103J/（kg•℃）=2.1×103J/（kg•℃）．故答案为：（1）使液体均匀受热；（2）A；相等；（3）2.1×10312．小华学习做饭的过程中，经常加热油和水，她猜想油的比热容比水小．（1）能够支持她这一猜想的事实是 AA．同样情况下，油升温比水快 B．油能把食物炸黄，而水不能C．油能漂在水面上 D．油比水难蒸发（2）为了验证猜想，小华向两个同样的烧杯里分别倒入质量相同的水和油，并测量它们的初始温度．在同样条件下加热相同时间后，水的温度升高了25℃，油的温度升高了30℃，由此可得油的比热容为 3.5×103J/（k g•℃）[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．【解答】解：（1）油比水的比热容小，说明质量相同的油和水在温度的变化量相同时，油比水吸热少，或质量相同的油和水吸收相同热时，油比水温度升高的多，故选A．（2）若要验证猜想，小华应向两个同样的烧杯里分别倒入质量相等的水和油，并测量它们的初始温度．设水和油的质量都是m，油的比热为c，根据题意得：Q吸水=Q吸油c水m△t水=cm△t油4.2×103 J/（kg•℃）×m×25℃=cm×30℃c=3.5×103 J/（kg•℃）．故答案为：（1）A；（2）质量；3.5×103．13．小华学习做饭的过程中，经常加热油和水，她猜想油的比热容比水小．（1）能够支持她这一猜想的事实是 AA．同样情况下，油升温比水快 B．油能把食物炸黄，而水不能C．油能漂在水面上 D．油比水难蒸发（2）为了验证猜想，小华采用图甲所示的实验方式进行验证．他向两个同样的烧杯里分别装入200克的水和油，用同样的电加热器加热，测量它们的初始温度都是20℃．实验中，用 A （填序号）间接反映液体吸收热量的多少．A．通电时间B．温度计示数的变（3）加热一段时间，两种物质的温度随加热时间变化的关系如图所示，由图象可计算得出油的比热容为 2.1×103 J/（kg•℃）．[C水=4.2×103J/（kg•℃）]．（4）图中所用加热器上标有“220V 800W”，请你根据图中数据计算出该加热器的热效率．【解答】解：（1）油比水的比热容小，说明质量相同的油和水在温度的变化量相同时，油比水吸热少，或质量相同的油和水吸收相同热时，油比水温度升高的多，故选A．（2）用相同的电加热器加热，通电时间越长，电加热器放出的热量越多，液体吸热越多，故选A；（3）由图象可知：用两个相同的电热器给质量相同的油和水加热，水温度升高60℃需要2min，油温度升高60℃需要1min．所以质量相同的油和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为：Q水吸=2Q油吸．由热量计算公式Q=cm△t，得：c=．即：c水=2c油．所以c油=c水=×4.2×103J/（kg•℃）=2.1×103J/（kg•℃）．（4）1min内水吸热为：Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×20℃=16800J；电加热器放出的热量为：W=Pt=800W×60s=48000J；加热的效率为：η=×100%=×100%=35%．故答案为：（1）A；（2）A；（3）2.1×103；（4）35%．。
比热容的实验报告
比热容的实验报告引言热容是物质吸热的能力，在物理学中扮演着重要的角色。
比热容（specific heat capacity）是指单位质量物质在单位温度变化下所吸收或释放的热量。
本实验旨在通过实验测量物质的比热容，了解不同物质的热容特性。
实验目的1.通过实验测量物质的比热容，并计算出实验结果；2.分析实验结果，比较不同物质的热容特性。
实验原理比热容可以通过加热实验来测量。
当一物体受热后，其温度升高，吸收的热量可以计算为：Q = mcΔT 其中，Q为吸热量，m为物质的质量，c为物质的比热容，ΔT为温度变化。
通过实验可以确定Q和ΔT，并通过测量物质的质量来计算其比热容。
实验中，可以使用水作为参照物质，对比不同物质的热容特性。
实验步骤1.准备实验装置：一个带有刻度的容器、一个恒温水浴、一个温度计和热源（例如加热板）；2.在容器中放入一定质量的水，并记录其质量；3.将容器放入恒温水浴中，并让水温稳定在一个恒定的温度；4.同时，将待测试物质（如金属块）放在热源上加热；5.当物质的温度达到与水浴中温度相近时，迅速将物质放入水中并搅拌均匀；6.记录物质放入水中时的温度变化，并记录时间；7.根据实验数据和实验原理中的公式计算物质的比热容。
实验数据处理与分析1.将实验测得的温度变化数据制作成温度变化与时间的曲线图；2.根据实验原理中的公式计算出物质的比热容；3.比较不同物质的比热容特性，进行分析和讨论。
结论通过本实验，我们成功测量了不同物质的比热容，并获得了这些物质的比热容数值。
通过分析实验结果，我们发现不同物质的比热容存在差异，这是因为不同物质具有不同的结构和组成。
在实验中，我们使用水作为参照物质，其比热容为4.18 J/(g·℃)，这也是为什么许多热容实验以水为基准的原因之一。
在实际应用中，了解物质的比热容特性对于设计和改进热工系统非常重要。
通过测量不同物质的比热容，我们可以选择合适的材料来存储热量、传热或控制温度。
变质量冷却法测定油品比热容
变质量冷却法测定油品比热容刘素美;马红章;尹玉芳;刘冰;展凯云;李书光【摘要】电热法是油品比热容物理实验中一种常用的测量方法,实验中加热功率的不稳定因素导致输入总热量无法精确定量而给结果带来一定的误差.本文基于牛顿冷却定律,推导了不同质量油品测试样品的系统比热容与散热速度的关系,设计了通过改变被测油品的质量确定其比热容的测量方案.实验测量结果表明,冷却变质量法的测量相对误差可控制在3％以内,测量过程与数据处理简便且该方法完全不受加热功率不稳定因素的影响.【期刊名称】《大学物理》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】3页(P25-27)【关键词】比热容;冷却法;比值法;牛顿冷却定律【作者】刘素美;马红章;尹玉芳;刘冰;展凯云;李书光【作者单位】中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油大学理学院,山东青岛266580;中国石油大学理学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】O551.1【DOI】10.16854/ki.1000-0712.2017.03.007物质的比热容是热力学中一个非常重要的物理量，是单位质量的物质，温度升高(或降低)1 K(或1℃)时所吸收(或放出)的热量.目前测量物质比热容的方法有混合法、冷却法、物态变化法、电流量热法［1］.进行比热容的实验测量应遵循两条原则:一是保持系统为孤立系统，即系统与外界没有热交换;二是只有当系统达到热平衡时，温度的测量才有意义.理想的绝热系统往往是很难实现的，只要有温差存在，总会发生系统与外界热交换的现象，而不管系统与外界的热交换是放热还是吸热，都会给测量结果带来系统误差［2-6］.本文基于牛顿冷却定律，推导了不同质量油品测试样品下系统比热容与散热速度的关系，设计了通过改变被测油品的质量确定其比热容的测量方案.1.1 测量方法在热学实验中，当系统的温度高于环境温度，系统就会散热.反之就会吸热.根据牛顿冷却定律，当一个系统的温度与环境温度相差不大时，系统的散热速度同系统温度与环境温度之差成正比，冷却定律数学表示形式为［7］式中，d Q/d t为系统的散热速度，k为系统散热系数(取决于系统的表面状况及实验环境)，T和θ分别为系统温度和环境温度.式(1)可变化为式(2)中，C为系统等效热容.在实验过程中可假定实验环境温度θ不变，因此式(2)可变形为式(3)积分后变换为对给定不变的测温系统和实验环境，在一定温度范围内可认为k为常数，设系统装置中铜质器件总质量为mc(内筒+搅拌器+固定电阻丝铜棒)，比热容为cc;被测油品质量分别为mo1和mo2，比热容为co，则系统等效热容分别为令因此得到被测油品的比热容为由系统自然散热数据，对与t的线性拟合可得到系数g的值.1.2 测量方案设计根据实验原理，可设计如下油品比热容测量步骤:1)测定mc及被测油品mo1.2)对系统加热至比室温高约5℃，停止加热.3)系统开始降温后，任取计时起点，系统温度每下降0.1℃记录一次环境温度和系统温度.4)改变油品质量至mo2，重复2)至3)过程.5)由散热数据，利用最小二乘法计算系数g1和g2.6)代入式(6)计算油品比热容.实验采用图1所示测温系统，实验过程中室温为22.0℃;mo1=0.119 9kg;mo2=0.175 1 kg;mc= 0.134 6 kg;cc=387 J·kg－1·K－1.在被测油品质量为mo1和mo2情形下，记录系统温度每下降0.1℃所对应的散热时间，实验数据如表1和表2.分别对散热数据处理，利用最小二乘法拟合与 t直线得斜率系数 g和 g分别为120.006 450和0.000 465 2.将数据代入式(6)得被测油品比热容co=1 959.3 J·kg－1·K－1.在室温条件下，实验结果的相对误差B=2.03%(20℃温度下变压器油比热容约为1 920 J·kg－1·K－1).本文基于牛顿冷却定律，推导了不同质量油品测试样品下系统比热容与散热速度的关系，设计了通过改变被测油品的质量确定其比热容的测量方案.变质量冷却法克服了电热法实验中加热功率时常发生变化导致系统输入热量无法精确定量而给实验结果带来误差的缺点.实验测量结果证明在环境温度为22℃的条件下，本文提出的测量方法的相对测量误差可小于3%，且测量过程和数据处理过程简单，在稳定的加热功率不能得到保证的实验条件下该方法仍然行之有效.【相关文献】［1]闫向宏，张亚萍.电热法测液体比热容实验的改进［J］.大学物理，1997，16(7):23-24. ［2]喻凌，潘学军.液体比热容的测量［J］.四川师范大学学报(自然科学版)，2003，26(3):306-308.［3]储浚.电热法测液体比热实验中的散热修正［J］.物理实验，1995，15(3):107-108.［4]牛法富，孟军华，张亚萍.液体比热容测量散热修正新方法研究［J］.大学物理实验，2011，24(3):54-56.［5]孟军华，牛法富，张亚萍.新型液体比热容测量装置与方法的设计［J］.实验室研究与探索，2011，30(4): 14-16.［6]刘志华，刘瑞金.牛顿冷却定律的冷却规律研究［J］.山东理工大学学报:自然科学版，2005，19(6):23-27.［7]李书光，张亚萍，朱海丰.大学物理实验［M］.科学出版社，2012:50.。
用电热法测液体的比热容及散热修正资料
：
26 27 28 29 30 31 32 33 34
36.10 35.95 35.86 35.71 35.65 35.57 35.50 35.43 35.32
35 36 37 38 39 40 41 42 43
35.21 35.19 35.12 35.05 34.97 34.90 34.81 34.72 34.68
卡/克*℃
=（1.0090.082）卡/克*℃
（4.2170.343）J/kg*℃
实验讨论
、 虽然可以对初温和终温用作图法进行修正，但这种修正并不能从根本上解决量热器在升
而且也无法修正在实验过程中不断搅拌增加了
、 做实验时温度计插入要适当，不要靠近电阻丝，以免受到影响。
、 在断电时，温度上升不能马上停止，要计算T，用牛顿冷却定律的法来修正，这种方
2） 学会用电流量热器测液体的比热容；
3） 掌握天平、温度计、量热器的试验方法；
4） 学会散热修正和研究减小测量误差的方法；
实验仪器
实验原理
这两种方法都要求对待测液体进行测量
U，电流为I，通电时间t。
在内筒中有质量为M，比热容
C（未知）的水。M
为量热器内筒的质
C
, 搅拌器的质量为M2
C
卡/克℃
gC03k10J8.1409.01水4.21710J3/kg*℃
C的不确定度：
1.0=5.77210℃
0.010.0058
ctsu
0.50.29
cvmlu
0.10.058
cVVu
定度0.10.058
cAAu
2222
)
CcccccmTtvAVccccccuuuuuu
比热容的测量
比热容的测量物质比热容的测量是物理学的基本测量之一，属于量热学的范围。
量热学的基本概念和方法在许多领域中有广泛应用，特别是在新能源的开发和新材料的研制中，量热学的方法都是必不可少的。
由于散热因素多而且不易控制和测量，量热实验的精度往往较低。
为了做量热实验，常常需要分析产生各种误差的因素，考虑减少误差的方法，提高实验能力。
1. 实验目的(1) 学习测量液体比热容的原理和方法；(2) 了解量热实验中产生误差的因素及减少误差的措施。
2. 实验原理当一个孤立的热学系统最初处于平衡态时，它有一初温T1；当外界给予该系统一定热量后，它又达到新的平衡时，有一末温T2。
如果该系统中没有发生化学变化或相的转变，那么该系统获得的热量为＝(m1c1 + m2c2 + …)(T2－T1) （1）式中m1，m2，…为组成系统的各种物质的质量，c l，c2，…为相应物质的比热容。
比热容的含义是单位质量的物质温度升高1K所吸收的热量，单位为焦耳/千克⋅开或焦耳/克⋅开。
20℃纯水的比热容为4.182 J／g⋅K，其他物质的比热容大都小于纯水。
例如变压器油20℃时的比热容为1.892 J ／g⋅K，金属的比热容在0.13—1.3J／g⋅K之间。
物质的质量m与其比热容c的乘积称为热容。
用大写字母C 表示，单位为焦耳／开，即J／K。
进行物质比热容的测量时，必须用到量热器、温度计、搅拌器等等。
它们是由多种不同材料制成的。
为了简便而又不影响结果，可将量热系统里除待测物质以外的其他所有器具的热容量统统折合成水所相当的热容W，称为它们的“水当量”。
本实验是测定液体的比热容。
方法可有多种，如混合法（将已知热容和温度的固体与待测液体混合的方法），比较法（将待测液体与已知比热容的纯水在同样实验条件下比较的方法）等。
本实验中采用直接测量比热容的方法，即由电热丝给待测液体供热，直接测出比热容，既可以避免混合法中由于固体投入液体的过程中产生的散热误差，又可减少比较法中不易满足实验条件而带来的麻烦。
实验5电热法测量油品的比热容
实验5 电热法测量油品的比热容――设计性实验（一）功和热长期被看作是互不相关的两个独立概念，直到伦福德提出“热本质上是一种运动”的观点后，才将两者联系起来。
后来焦耳做了大量的工作，测量了功转化为热量的数值即热功当量，使人们对功和热的关系有了更深刻的理解。
物质的比热容是量热学中的一个重要概念，特别是在新能源的开发和新材料的研制过程中有着广泛的应用。
由于散热因素多而且不易控制和测量，热学实验的精度往往较低，因此为了做好热学实验，必须学会分析产生各种误差的原因，找出改进的方法。
测量比热容有很多方法，如混合法、冷却法、电热法、比较法等。
本实验根据焦耳定律采用电热法测量油品的比热容。
【预习提示】本实验是设计性实验要求学生在进入实验室之前必须认真准备以下实验事项，并设计好实验方法和实验步骤：1．什么是物质的比热容？电热法测量液体比热容时需要直接测量哪些物理量？2．为了尽可能减少系统与外界的热量交换，实验中应采取哪些措施？3．实验中怎样准确测量液体的末温度？4.测量油品质量应在什么时间测量最佳？5.如何确定加热功率的大小？6.冷却油品需要多少时间为最佳？7.系统中吸收热量的有哪几部分？8.根据给定实验器材、实验原理提示和实验内容要求，设计出实验方法和实验步骤，拟定数据记录表格。
【实验目的】1．学会电流量热器的使用方法。
2．学习电热法测量液体比热容的基本原理和方法，巩固对热功当量和焦耳定律的理解。
3．了解热学实验中产生系统误差的主要因素，掌握减小或消除线性系统误差的对称测量法。
4．学会用电热法测量油品的比热容。
【实验内容与要求】1．必做内容（1）选择油品合适的初温和末温。
将盛油品的内筒放到冰箱内冷却至比室温低5～6℃，作为油品的初温T1。
7980 （2）根据已知数据（如内筒质量、油品质量、铜的比热容等）合理估算加热功率的大小，使加热时间为20~30分钟左右。
（3）加热过程中，每隔一定时间（约2分钟）记录一次电压和电流值。
电热法测定比热容实验的探讨
一、比热容的基本概念与测量方法介绍比热容主要反映物体的热性质这一物理量,它的表示单位就是以单位质量范围内物质温度每升高1℃单位温度所吸收的热量,它的具体单位为J/(kg ·℃)。
比热容实验也是物理实验室内物质测量方面的基础实验之一。
从物理学角度讲,比热容测量能帮助研究者了解物质的内部结构组成,同时深入掌握其物质性能,所以它在生化、轻重工业以及新能源研究方面都有涉猎。
就目前科研技术来看,测量比热容的方法主要包括了比较法、混合法、电热法等等。
客观讲,这些方法虽然实用但都存在弊端。
以电热法为例,它就需要通过加热电阻丝来促使待测物质升温再进行测量,这就涉及到较为复杂的电热电路,且实验过程中要同时读取电流表、电压表、温度计以及时间表等等计量仪表,不但工序复杂还容易分心,在浪费资源能量的同时也很可能无法把握测量精确性。
因此需要对传统电热测定方法进行装置及思路创新改进,提出万能比热容测定装置,基于它来展开比热容实验过程。
二、基于万能比热容测量装置的电热法测定比热容实验研究(一)实验仪器介绍及改造所谓万能比热容测量装置就是自行改装的比热容测量仪,它的实验仪器还包括了比热容测量仪、合金电阻丝、万用电表、液体温度传感器、秒表、单刀双掷开关、直流输出电源、量筒、容量瓶、玻璃棒、导线以及胶头滴管。
该装置中主要对传统实验铝制环形搅拌棒进行了改良,希望解决铝棒吸收待测液体热量造成自升温而导致实验误差的问题,采用了新设计的手动式搅拌杯来代替搅拌棒盛装实验液体。
新的搅拌杯在底部安置了电池槽,在实验过程中它可以作为容器来盛装待测液体。
且搅拌杯内壁选择用PC 塑料,外部则采用了防水防腐蚀的不锈钢金属材质,能够实现较好的保温特性,降低待测液体热量无端损失。
在搅拌杯中还加入了两个铜电极,镍铬合金加热电阻丝,它的电阻在0℃~100℃范围内基本保持内阻值恒定不变。
搅拌叶轮所采用的是静音构造,它的均匀转速可以达到250rad/s ,能够将搅拌杯内部液体热量均匀分配,这就解决了传统人工搅拌棒搅拌所存在的待测液体受热不均问题。
有关比热容的实验
1. 为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验．
实验数据记录如下表．
物质质量/g 初始温度/℃加热时间/min 最后温度/℃
水600 20 6 45
食用油20 6 68
（1）从表中数据可知，水和食用油吸收的热量______（选填“相同”或“不相同”），实验中为了得出正确的结论，实验开始前应控制水和食用油的质量______（选填“相同”或“不相同”）．
（2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，此时，水吸收的热量______（选填“大于”或“小于”或“等于”）食用油吸收的热量．
（3）实验表明，______（选填“水”或“食用油”）吸热的能力更强．
2. 为比较两种液体的吸热能力，小军用图中两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和钟表。
收集的实验数据记录如下表。
物理量
质量/g初始温度/℃加热时间/min最终温度/℃
物质
液体15020545
液体25020568
（1）某时刻温度计的示数如图所示，此温度值是℃。
（2）实验中，用间接反映液体吸收热量的多少。
（3）通过分析表中数据可知，（选填“液体l”或“液体2”）的吸热能力较强。
物理上用这个物理量来描述物质的吸热能力。
（4）在此实验中，如果要使液体1和液体2最后的温度相同，就要给加热更长的时间，此时液体1吸收的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）液体2吸收的热量。
（5）实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内液体1和液体2 相同。
（6）本实验中用温度计的读数来判断物体吸热能力，用的是法。
比热容的测量
比热容的测量一、实验目的1． 学习测量液体比热容的原理和方法。
2． 了解量热实验中产生误差的因素及减少误差的措施。
二、实验原理1． 周围绝热、内有功率P=U 2/R 的电热热源的升温规律。
记总热容为C si =（m i c+W ），m i 为煤油质量，c 为煤油比热容，W 为水当量。
则()sii dT dTC m c W P d d ττ=+= 2． 冷却过程的物理规律。
一般空气中自然对流条件下，冷却过程微分方程为：1dT T k T d T κθθτθ+-≈--- 其中，T 为系统温度，θ为环境温度，κ取1/4。
3． 周围散热、内有功率P=U 2/R 的电热热源时的升温规律。
由上两式易得：1si dT P T k T d C T κθθτθ+-=--- 记内外温差（T-θ）=u ，则上式变为：()54si si C du d P u u kC uτ=-一般总使加热功率显著大于散热热流，即5/4si PkC u这时应用泰勒展开积分并略去四次以上项得：()2394721944249719,sisisi si sisi CkC kC kC u u u u u a P P u P P C f kC u a Pτ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦=+如果已知kC si 的值，实验测出一系列时间τ和温差u=T-θ，就可以拟合出直线方程()()siC f u a bf u a Pτ=+=+ 的斜率siC b P=，进而可得si C Pb =。
4． 镍铬考铜热电偶的温差电势公式。
记镍铬考铜热电偶测量端的温差电势为U （单位mV ）和温度T （单位为℃），则：()520.000420.058699 4.49010U U dU T T θ-=+=-++⨯其中，θ为测量起始、结束时刻平均温度，dU 为数字mV 表的读数。
于是我们得到：()20.0586990.05869940.000044900.0004220.00004490U T -++⨯⨯+=⨯三、实验步骤1． 测4-5组不同质量煤油{m i }和相应的加热功率{P i =U I 2/R}，分别测量出温差u=T-θ和时间τ对应数据（直接测量量为温差电势U 和参考端水箱内的温度θ）。
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实验5 电热法测量油品的比热容
――设计性实验（一）
功和热长期被看作是互不相关的两个独立概念，直到伦福德提出“热本质上是一种运动”的观点后，才将两者联系起来。
后来焦耳做了大量的工作，测量了功转化为热量的数值即热功当量，使人们对功和热的关系有了更深刻的理解。
物质的比热容是量热学中的一个重要概念，特别是在新能源的开发和新材料的研制过程中有着广泛的应用。
由于散热因素多而且不易控制和测量，热学实验的精度往往较低，因此为了做好热学实验，必须学会分析产生各种误差的原因，找出改进的方法。
测量比热容有很多方法，如混合法、冷却法、电热法、比较法等。
本实验根据焦耳定律采用电热法测量油品的比热容。
【预习提示】
本实验是设计性实验要求学生在进入实验室之前必须认真准备以下实验事项，并设计好实验方法和实验步骤：
1．什么是物质的比热容？电热法测量液体比热容时需要直接测量哪些物理量？
2．为了尽可能减少系统与外界的热量交换，实验中应采取哪些措施？
3．实验中怎样准确测量液体的末温度？
4.测量油品质量应在什么时间测量最佳？
5.如何确定加热功率的大小？
6.冷却油品需要多少时间为最佳？
7.系统中吸收热量的有哪几部分？
8.根据给定实验器材、实验原理提示和实验内容要求，设计出实验方法和实验步骤，拟定数
据记录表格。
【实验目的】
1．学会电流量热器的使用方法。
2．学习电热法测量液体比热容的基本原理和方法，巩固对热功当量和焦耳定律的理解。
3．了解热学实验中产生系统误差的主要因素，掌握减小或消除线性系统误差的对称测量法。
4．学会用电热法测量油品的比热容。
【实验内容与要求】
1．必做内容
（1）选择油品合适的初温和末温。
将盛油品的内筒放到冰箱内冷却至比室温低5～6℃，作为油品的初温T1。
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80 （2）根据已知数据（如内筒质量、油品质量、铜的比热容等）合理估算加热功率的大小，使加热时间为20~30分钟左右。
（3）加热过程中，每隔一定时间（约2分钟）记录一次电压和电流值。
（4）正确操作和测量油品的末温度T 2。
计算油品的比热容，并计算不确定度。
2．选做内容
根据本实验的思路，试设计测量固体比热容的实验方案。
要求简要说明实验原理和实验方法。
【实验原理提示】
电流量热器中加热电阻丝的电阻为Ｒ，电流为Ｉ，电阻丝两端的电压为Ｕ，通电时间为t ，根据焦耳定律，电流通过电阻丝所做的功即电阻丝的放热为
IUt Q =放 （1）
量热器的结构如图1所示，电阻丝完全浸没在油品中，当研究的系统与外界没有热量交换时，电流做的功全部转化为油品升温的热量。
这里所研究的系统包括油品、量热器内筒、搅拌器、电阻丝和接线柱等。
设系统的初温和末温分别为Ｔ1和Ｔ2，系统由Ｔ1升高到Ｔ2所吸收的热量为
)()(120012T T m c T T m c Q -+-=油油吸 （2）
式中c 0为铜的比热容（K kg J c ⋅⨯=/10852.320
），c 油为待测油品的比热容，m 0为铜制内筒、电阻丝、
搅拌器和接线柱的质量。
在热学实验中，理想的绝热系统是很难实现的，当所测温度低于室温时，系统就从环境中吸收少量的热量；当所测温度高于室温时，系统就向环境中放出少量的热量。
不管是吸热还是放热，都会给测量结果带来系统误差。
为了减小或消除这种误差，可以采用以室温为中间值进行降温和升温的对称测量法；也就是说，如果室温为T ，则所取初温T 1、末温T 2，应尽量满足T T T T -=-21，这样可使开始时从环境中所吸收的热量尽量等于终了时所放出的热量。
在给系统加热的过程中，系统升温过程与时间呈近似线性关系，而且不管是吸热过程还是放热过程，系统与环境的热交换规律是相同的，都符合牛顿冷却定律。
但必须
注意牛顿冷却定律适用的温差范围，一
般取℃T T T T 621≤-=-。
【实验器材】
量热器（已知内筒、电阻丝、搅拌
器和接线柱的质量）、智能仪器测试仪
天平、冰箱、待测油品等。
实验装置如图1所示，D 为量热器
外筒，B 为内筒，E 为温度计，R
为加
热电阻丝，P为搅拌器，O为待测油品，G和H为接线柱。
智能热学测试仪使用说明：
1、检查量热器与仪器是否连接。
2、打开仪器的电源（在仪器的后面板右手侧），进行预热10分钟；
3、进入仪器的开始界面，按“测量”键进入测量温度状态，读取室内油品的温度；
4、按“设置”键，进入加热功率设置界面，此时电阻丝上已经通过电流开始加热，通过向上方向键或向下方向键提高或降低加热功率；
5、设置好之后仪器回到“测量”状态，界面出现“温度、电流、电压、时间”读数状态。
此时电流、电压、时间读数为零；
6、方向键开始正式加热测量，达到要求后按左方向键停止加热。
【注意事项】
1．实验过程中实验者应避免直接接触量热器。
2．液体的初温和末温与环境温度相差不能太大，合理选择加热功率保证加热速度及测量时间，测量时间一般控制在30分钟以内。
3．量热器中加入油品要适量，一般以内筒高的三分之二为宜，不能过多或过少。
搅拌要轻缓、均匀，不能将油品溅到内筒外面。
4．当油品温度快达到预期的末温时，切断加热电源并同时停止秒表的计时，但必须再轻轻搅拌1～2分钟，并注意观察温度读数，当升至最高温度时，才能将此时的温度作为油品的末温T2。
【思考与讨论】
1．在测量油品末温T2时，当看到温度上升到预定末温后，立即停止计时，并记录温度计的读数作为末温，这样做有何不妥？
2．在测量过程中，如果出现故障（如秒表停止计时，电压表、电流表不显示读数），在排除故障后，能继续进行实验吗？应怎样处理这种情况？
3．为了减小测量误差，也可以采用两只完全相同的电流量热器通过比较法进行测量，即通过待测液体与已知比热容的液体（常用水）进行比较来测量。
请设计比较法测量比热容的实验方案，并与本实验方案进行比较，阐述二者的异同。
采用哪一种实验方案测量会更准确一些？
【参考文献】
1．王云才，李秀燕．大学物理实验教程．北京：科学出版社，2003
2．丁慎训，张连芳．物理实验教程．北京：清华大学出版社，2002
3．周开学．工科大学物理实验．山东东营：中国石油大学出版社，2000
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