实验三水的汽化热的测定

实验三水的汽化热的测定

一、实验目的

1、学习用混合量热法测定水的汽化热。

2、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。

二、实验仪器

1、XJ-TQ-2型液体汽化热测定仪；

2、WL-1物理天平；

3、秒表。

三、实验原理

在一定的外部压强下，液体总是在一定的温度下沸腾，在沸腾过程中，虽然对它继续加热，但液体的温度并不升高。可见，在把液体变成汽体时，要吸收热量。为此引进汽化热这个物理量，来表示在一定温度及压强下，单

位质量的液体变成同温度的汽所需要的热量，即：L Q m

反过来，当汽体重新凝结成液体时就会放出热量。所放出的热量跟等量的液体在同一条件下汽化时所吸收的热量相同。即：汽化热=凝结热。

由此，本实验通过测定出水蒸汽在常压条件下凝结热，从而根据上式，间接得到水在沸点（100℃）时的汽化热。

θ

t 1

蒸汽从发生器出来，经玻璃管进入量热器内筒中凝结成水，放出热量，使量热器内筒和水的温度由初温1t 升到θ，设凝结成水的蒸汽质量为m ，蒸汽由2t ℃变到θ℃的有个中间转化过程，那就是2t ℃的水蒸气首先转化成2t ℃的水，这时要放出热量，即凝结热mL ；然后2t ℃的水再与冷水混合，最终达到热平衡，平衡温度为θ℃，这时要放出热量2()c m t θ-水，则总的放热量就是 2()Q mL c m t θ=+-放水

设量热器和水的质量分别为1m 、M ，比热分别为1c 、c 。则量热器、水所得到的热量（不考虑系统的对外散热）： 111()()Q m c Mc t θ=+-吸

式中由热平衡方程式 吸放Q Q =

则 1112()()()

m c cM t mc t L m θθ+---= （1）

【散热修正】：上述讨论是假定量热器与外界无热量交换

时的结论.实际上只要有温度的差异就必然要有热交换

存在，因此必须考虑如何防止散热或对散热进行修正。 本实验中热量的散失主要是蒸汽通入盛有水的量热

器中，混合过程中量热器向外散失的热量，由此造成混

合前水的初温与混合后水的终温不易测准.为此，根据牛顿冷却定律来修正温

度。

在实验中作出水的温度-时间曲线，如图ABGCD所示，AB段表示混合前量热器及水的缓慢升温过程（由于其温度比室温低引起的）；BC段表示混合过程；CD段表示混合后的冷却过程.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点，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时的温度，即没有热量散失时混合前、后的初和终温 (隔5~10s测一个点)。

温t

1

四、实验内容与步骤

1、将内筒擦干净，用天平称出其质量m1。

2、内筒中装入适量的从冰箱中取出预先备好的冷水（约低于室温10℃，占内筒容积2/3），用天平称得内筒和水的质量M+m1。

3、将内筒置于量热器中，盖好盖子，插好温度计，开始计时，观察并记录温度变化（如每隔10s记录一个数据），记录6-8个点，确定初始温度t1。

4、与此同时，将蒸汽发生器通电加热至水完全沸腾剧烈的发出蒸汽。

5、初始温度t1确定后，擦干出气口的水滴，将其导入量热器，使蒸汽凝结并混合完成热交换，快到θ时，取下量热器，每隔10s记录一个数据，当温

度达到最高值时，即为平衡温度θ。（θ=2θ

-t1 这里的θ值只是理论估

环

算，不能作为实验结果，用量热器盛上与实验相当的蒸馏水将数字温度计较长时间置于其中，由于水的蒸发则其温度略比室温低，此即为θ

）。

环

6、用天平称出汽后总质量M1。

7、实验完毕，整理仪器，处理数据，与水的汽化热参考值比较，计算误差和相对误差，写出实验结果的正确表达式。

五、指导要点及注意事项

1．室温应取实验前、后的平均值；水的初温，可低于室温约10 ℃～15 ℃；配置冷水时，还应略低约1 ℃～2 ℃（为什么？）

2．严守天平的操作规则。

3．注意操作安全，不要被蒸汽烫伤。

4．注意蒸汽发生器底部的玻璃管，上下升降时须小心谨慎，以免损坏。

5．量热杯晃动幅度要小，勿使液体溅出，否则严重影响实验结果。