热学综合实验
热学实验的综合分析与数据处理
热学实验的综合分析与数据处理引言：热学是物理学中一门重要的学科，研究物质热现象和能量传递规律。
热学实验是热学课程的重要组成部分，通过实际操作和数据采集，帮助学生理解热学原理，并培养实验操作和数据处理的能力。
本节课主要介绍热学实验的综合分析与数据处理方法，旨在帮助学生更好地理解和应用所学知识。
一、实验目的及原理分析1. 实验目的：通过本实验，学生应该能够掌握以下内容：a) 熟悉热学实验的基本仪器和设备；b) 学会使用温度计和热量计等仪器测量和记录实验数据；c) 熟悉常见的热学量的计算方法。
2. 实验原理：本实验主要涉及以下热学原理：a) 热平衡：当两个物体处于热平衡状态时，它们的温度相等。
b) 热容量：物体吸收或放出的热量与其温度变化成正比，称为热容量。
c) 热传导：热能在物体内部传递的过程，其速率与材料的导热性质有关。
二、实验步骤及操作要点1. 实验准备：a) 确保实验室温度稳定，并预先调节好实验仪器。
b) 根据实验要求准备实验样品和试剂。
2. 数据采集：a) 使用温度计测量不同物体的温度，并记录下来。
b) 通过将物体放入热量计中，测量实验过程中物体吸收或释放的热量，并记录下来。
3. 数据处理：a) 根据测量到的温度数据，绘制温度随时间变化的曲线图。
b) 计算物体的热容量，公式为Q = mcΔT，其中m为物体的质量，c 为物体的比热容，ΔT为物体温度变化。
c) 分析实验数据，探究物体的热传导性质。
三、实验结果与讨论1. 根据绘制的温度随时间变化的曲线图，分析实验过程中温度变化的规律。
2. 通过计算实验数据，确定物体的热容量，并与理论值进行对比，分析实验误差。
3. 根据实验数据，探究不同物体的热传导能力，比较不同物体的特性。
四、实验误差分析1. 实验仪器的精度和准确性会对实验数据产生影响，需要进行合适的仪器校准。
2. 在操作过程中，人为因素也会产生误差，需要严谨操作并尽量减小误差。
五、实验总结与展望通过本次实验，学生应该对热学实验的基本操作和数据处理方法有了更深入的了解。
热学实验实验报告模板
一、实验名称二、实验目的三、实验原理四、实验仪器与材料五、实验步骤六、实验数据记录与处理七、实验结果与分析八、实验结论九、注意事项与讨论一、实验名称（例如：比热容的测量、热功当量的测定、热敏电阻温度特性的研究等）二、实验目的1. 通过实验，掌握测量比热容、热功当量、热敏电阻温度特性的原理和方法。
2. 提高实验操作技能，培养观察能力和分析问题的能力。
3. 了解实验误差产生的原因及减小误差的措施。
三、实验原理（简要介绍实验所依据的物理原理、公式等）四、实验仪器与材料1. 实验仪器：量热器、温度计、搅拌器、电热丝、电源、金属棒、热敏电阻等。
2. 实验材料：水、待测液体、固体物质、电阻丝等。
五、实验步骤1. 按照实验要求，连接好实验装置。
2. 根据实验原理，进行实验操作。
3. 记录实验数据。
4. 对实验数据进行处理和分析。
六、实验数据记录与处理1. 记录实验过程中所观察到的现象和数据。
2. 对实验数据进行整理，进行必要的计算。
3. 对实验数据进行分析，得出结论。
七、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算待测液体的比热容、热功当量、热敏电阻的温度特性等。
2. 分析实验结果，讨论实验误差产生的原因及减小误差的措施。
3. 将实验结果与理论值进行比较，分析误差大小及原因。
八、实验结论1. 通过实验，验证了实验原理的正确性。
2. 掌握了测量比热容、热功当量、热敏电阻温度特性的原理和方法。
3. 培养了实验操作技能、观察能力和分析问题的能力。
九、注意事项与讨论1. 实验过程中，注意安全，遵守实验操作规程。
2. 实验数据记录要准确、完整。
3. 分析实验误差时，要综合考虑各种因素。
4. 讨论实验结果时，要结合理论知识，对实验现象进行解释。
实验报告示例：一、实验名称：比热容的测量二、实验目的：1. 掌握测量液体比热容的原理和方法。
2. 了解量热试验中产生误差的因素及减少误差的措施。
三、实验原理：比热容的定义为：1kg的物质温度升高1K所吸收的热量，单位为J/(kg·K)。
传热学综合性实验指导书要点
《传热学》实验指导书黄金张国庆广东工业大学材料与能源学院实验指导书实验项目名称：两种传热方式性能参数的综合测定 实验项目性质：专业基础课实验（综合性实验） 所属课程名称：传热学 实验计划学时：4一、 实验目的1．熟悉在稳定热流条件下，用平板法测定导热系数的方法。
2．掌握在不同温度条件下，试材导热系数的测定。
3．了解确定导热系数与温度的变化关系。
4．了解对流换热的实验研究方法。
5．测定空气横向流动管簇表面时的平均放热系数α，并将实验数据整理成准则方程式。
6．学习测量风速、温度、热量的基本技能。
二、 实验内容和要求实验测试内容分两部分进行，分别为平板法测定材料的导热系数、强迫对流管簇管外换热系数测定及中温物体辐射黑度测定。
1．第一部分测试内容－平板法测定材料的导热系数平板法是应用一维稳定导热过程的基本原理，测定绝热材料导热系数的实验测定方法之一。
本装置由的中心为一发热板，通电后发出热量Q=IV （W ）向两侧导热，如测得中心发热板和两侧冷板之间的温差t ∆，又已知试材厚度δ和试材的传热面积F F ，则可得试材的导热系数：t F VI ∆=2/δλ。
本实验装置由实验装置本体1～5，硅整流电源6，转换开关7，电位差计8等组成，见附图一所示。
热源板见附图二所示，为两块180×180mm 直接通电的薄膜发热板对称复合而成（可以视为均匀板），每块板对称复合而成可以分成9个60×60mm 的发热区。
以中心部位为测试区。
其余部分为保证一维导热的辅助加热区。
在热源板上装有铜—康铜电偶，以测出其温度。
冷侧均温板为附有二平行布置的蛇形冷却管的铜板。
二蛇形管内水流方向相反，以使冷侧板温度分布均匀。
在板上装有铜—康铜热电偶，以测出该处温度。
所有热电偶的电势、中心热源板的电压、通过标准电阻的电压降，都经过转换开关后由电位差计测量。
线路见附图三。
表1列出转换开关位置相对应的测量值。
热电偶冷端放于冰水瓶中。
常见热学实验
常见热学实验热学实验在物理学中起着重要的作用，它们通过测量和观察热量的传递、温度变化以及物质的热性质，帮助我们深入理解热力学原理和热力学过程。
本文将介绍一些常见的热学实验，并简要说明它们的实验原理和操作步骤。
一、热传导实验热传导是物体内部热量传递的过程，常用的热传导实验是测量不同材料导热性能的实验。
实验原理是利用热量从高温到低温的传导，测量不同材料导热速率的差异。
实验装置：实验装置包括热源、热传导棒和温度计。
热源提供高温，热传导棒用于传导热量，温度计测量棒上不同位置的温度。
操作步骤：首先将热源加热至一定温度，将热传导棒的一端与热源接触，然后将棒的另一端放置在冷却器中。
通过测量传导过程中各部位的温度变化，计算得到不同材料的导热性能。
二、热膨胀实验热膨胀是物体在受热时体积或长度发生变化的现象，热膨胀实验用于测量物体热膨胀系数。
实验装置：实验装置通常包括一个测量装置，如卡钳式膨胀计，一个恒温水槽和一个加热装置。
操作步骤：首先将测量装置安装在待测物体上，然后将待测物体放入恒温水槽中。
通过加热水槽中的水，使水温升高并传导给待测物体，测量装置会记录物体长度或体积的变化。
三、比热容实验比热容是物质吸收或释放单位质量热量所引起的温度变化的能力，比热容实验用于测量物质的比热容。
实验装置：实验装置通常包括一个热源、一个物质样品和温度计。
操作步骤：首先测量物质样品的质量，并将其加热到一定温度。
然后将加热后的样品置于一个装有水的容器中，测量水的温度变化。
通过测量物质输送给水的热量和水的质量，可以计算得到物质的比热容。
四、相变实验相变是物质在温度或压力变化时从一个态转变为另一个态的过程，相变实验用于研究物质的相变规律和热力学性质。
实验装置：实验装置通常包括一个热源、物质样品和一个温度计。
操作步骤：首先将物质样品加热至其熔点，然后记录熔化过程中的温度变化。
当物质完全熔化后，继续加热直到其沸点，记录沸腾过程中的温度变化。
通过观察和记录不同相变过程中的温度变化，可以研究物质的相变规律和热力学性质。
热学小实验
第二节热学小实验热1：人的感觉不可靠器材：三只烧杯、冷水、热水、温水过程：在三只烧杯中分别装入冷水、热水和温水，让一名同学分别把两只手手指放入冷水和热水中，感觉一下冷、热水的温度高低。
再把两只手指同时放入温水中，感觉一下温度。
现象：从冷水中取出的手指放在温水中感觉热；从热水中取出的手指放在温水中感觉冷。
结论：人的感觉不可靠。
热2：自制温度计器材：透明玻璃瓶、橡皮塞、两端开口的玻璃管（或透明塑料管）、红水、橡皮圈。
方法：在橡皮塞钻个稍小于玻璃管的孔，将两端开口的玻璃管插入孔中，向玻璃瓶中装红水，但水不能装满，将插有玻璃管的橡皮塞在瓶口塞紧，红水会升到玻璃管的一定高度处。
把橡皮圈套在玻璃管上并对准液面处，作为液面的原始位置的标记，再在瓶口处用线绑个提纽就制成了温度计。
可用它判断温水的温度。
热3：汽化现象器材：食品袋一个、酒精、细线、盛热水的水槽过程：在食品袋中装入少量酒精，绑住袋口，使其不透气。
把食品袋放在热水中，观察现象。
现象：食品袋逐渐鼓起来。
结论：酒精汽化后体积变大。
热4：纸锅烧水器材：硬纸一张、曲别针数个、酒精灯、火柴、水、铁架台过程：把硬纸做成一个小盒并用曲别针固定好，放在铁架台上，在纸盒中装入一些水，用酒精灯加热，直到水沸腾；再继续加热，观察现象。
现象：水烧开了，但纸不着。
解释：水沸腾吸热，温度不变，没有达到纸的着火点。
热5：变动的火焰器材：蜡烛、火柴过程：点燃蜡烛，先将蜡烛置于打开的房门下方，观察火焰；再逐渐沿着房门上移，观察火焰。
现象：蜡烛在房门的下方时，火焰向屋内偏；上移至门中间时，火焰不偏；再上移，火焰向屋外偏。
解释：冷热空气对流形成的，冷空气从下方进入室内；热空气从上方出去。
热6：碘升华、凝华器材：烧杯、碘、圆底烧瓶一个、酒精灯、火柴、铁架台、水过程：在烧杯中放入少许碘颗粒，把装水的圆底烧瓶坐在烧杯口上。
用酒精灯给烧杯底微微加热，观察现象。
撤掉酒精灯，过一会，再观察现象。
现象：加热时，烧杯中充满了紫色碘蒸气；冷却后，烧瓶底部出现碘的晶体颗粒。
热学实验技术的步骤详解
热学实验技术的步骤详解热学实验是物理学中的一个重要分支，它研究物体在不同温度下的热传导、热膨胀、热辐射等性质。
热学实验技术是进行热学实验的必要手段，下面将详细介绍热学实验技术的步骤。
首先，热学实验开始前需要准备实验装置和所需材料。
例如，进行热传导实验时，我们需要准备一个导热性能好的金属棒，一个加热器和一个温度计。
而进行热膨胀实验时，则需要准备一个金属棒和一个测量长度变化的装置。
根据实验的要求，选择合适的实验装置和材料。
其次，进行热学实验的时候需要精确测量温度。
因此，实验之前需要校准温度计。
校准温度计可以使用标准物质，如冰点和沸点，通过与标准物质接触并测量其温度，然后调整温度计的刻度以确保准确度。
在进行实验之前，我们应该开启实验装置中的加热设备，并设置合适的加热时间和功率。
同时，需要保持其他环境条件（如温度、湿度等）的稳定。
实验过程中，我们可以通过调节加热时间和功率来控制金属棒的温度变化速度，以确保实验的可靠性。
在实验过程中，需要减小外界因素对实验结果的影响。
因此，我们需要使用保温材料对实验装置进行包裹，以尽量防止周围温度的变化对实验结果的干扰。
另外，为了减小热辐射对实验结果的影响，可以使用黑色材料对实验装置进行包裹，使其具有较高的吸热能力。
同时，可以使用测量装置来观察实验过程中的温度变化和长度变化，以帮助记录数据和分析实验结果。
进行实验时，应该注意安全措施。
例如，对于加热设备，应该保持实验室的通风良好，以防止有害气体的积聚。
同时，操作人员应该戴上适当的防护手套和护目镜，以防热源对皮肤和眼睛造成伤害。
实验结束后，需要对实验数据进行处理和分析。
可以使用统计分析软件来处理数据，计算出实验结果的误差和可靠性。
在分析数据时，应该考虑到可能存在的实验误差，并结合相关的理论知识，对实验结果进行解释和讨论。
最后，将实验结果整理成实验报告。
实验报告应该包括实验的目的、原理、步骤、数据、结果和讨论等内容。
同时，应该注意报告的逻辑结构和语言表达的准确性。
高中热学实验报告
一、实验项目名称高中物理实验：比热容的测定二、实验目的1. 了解比热容的概念和意义。
2. 学会使用实验仪器测量物质的比热容。
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
三、实验内容及原理本实验通过测量水的比热容，了解比热容的概念及其在生活中的应用。
实验原理基于热量守恒定律，即物体吸收或放出的热量等于其质量与比热容的乘积。
四、实验仪器1. 比热容测定仪（包括温度计、计时器、量筒、水银温度计等）2. 水杯3. 烧杯4. 铝片5. 电池6. 导线7. 绝缘胶带五、实验步骤1. 将比热容测定仪中的水杯装满水，确保水杯内无气泡。
2. 使用量筒量取一定量的水，记录水的质量。
3. 将水倒入烧杯中，确保烧杯内无气泡。
4. 将烧杯放置在比热容测定仪上，记录初始温度。
5. 使用电池给比热容测定仪供电，开始加热水。
6. 观察水银温度计，当水温达到预定温度时，立即停止加热。
7. 记录水的末温。
8. 重复步骤1-7，进行多次实验，取平均值。
六、实验过程及实验数据记录实验次数 | 水的质量（g） | 初始温度（℃） | 末温（℃） | 比热容（J/g·℃）--------|---------------|----------------|-----------|----------------1 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.182 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.193 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.174 | 100 | 20.0 | 50.0 | 4.18七、实验数据处理与分析，并得出结论根据实验数据，计算水的比热容的平均值：比热容平均值= (4.18 + 4.19 + 4.17 + 4.18) / 4 = 4.18 J/g·℃根据热量守恒定律，实验中水吸收的热量等于其质量与比热容的乘积，即 Q =mcΔT。
在本实验中，水的质量为100g，温度变化ΔT为30℃，因此水吸收的热量为：Q = 100g × 4.18 J/g·℃ × 30℃ = 12540 J实验结果表明，水的比热容为4.18 J/g·℃，与理论值相近。
初中物理热学演示实验总汇
初中物理热学演示实验总汇实验一：《气体的扩散》实验二：《液体的扩散》实验三：《影响扩散的主要因素》实验四：《分子间有引力》实验五：《内能的改变》实验六：《热机的原理》实验一：《气体的扩散》实验器材：两个集气瓶、玻璃板、二氧化氮气体。
实验过程：1.在两个集气瓶中装入空气和二氧化氮气体；2.把装有二氧化氮的集气瓶用玻璃板盖住，把另一个集气瓶倒扣在二氧化氮集气瓶的上端；3.抽去玻璃板，观察两个瓶中的气体颜色变化情况。
现象：处于上方充满空气的集气瓶颜色逐渐变深，处于下方充满二氧化氮气体的集气瓶颜色逐渐变浅，最后两瓶气体颜色基本一样。
结论：气体之间可以发生扩散现象。
练习：1.如图为研究气体扩散的实验装置，两个瓶中分别装有二氧化氮气体和空气，其中二氧化氮气体的密度大于空气的密度。
为了增强实验的可信度，下面一只瓶子里应装入气体。
扩散现象说明了。
答案：二氧化氮；一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
2.书香校园是我们成长的地方，如图所示的一组校园美景，其中能说明分子无规则运动的是（）A．丁香芳香四溢 B．湖面波光粼粼C．雪花飘飘 D．柳絮漫天飞舞答案：A。
实验二：《液体的扩散》实验器材：量筒、水、硫酸铜溶液。
实验步骤：1.在量筒中装入适量硫酸铜溶液；2.再慢慢地沿着量筒内壁装入水，发现水和硫酸铜的界面比较清晰；3.十天、二十天、三十天观察溶液，可以发现水和硫酸铜溶液的界面逐渐变模糊，最后溶液上下颜色均匀。
结论：液体之间可以发生扩散。
练习：1.某同学要将水和硫酸铜溶液装入量筒中做“液体扩散”实验，已知水的密度小于硫酸铜溶液的密度。
装好液体后，处于量筒底部的液体是 。
装好液体的量筒所处的环境温度越高，液体颜色变均匀所用的时间越短，这说明温度越高，液体扩散得越 。
答案：硫酸铜溶液；快。
2.桑植民歌“冷水泡茶漫漫浓”表明了分子具有 现象，其快慢与 的高低有关。
答案：扩散；温度。
实验三：《影响扩散的主要因素》实验器材：两个烧杯、凉水、热水、钢笔水。
热学中的热传导与热辐射实验
热学中的热传导与热辐射实验在热学领域，热传导与热辐射是两个重要的研究方向。
通过实验探究热传导和热辐射的规律，对于深入理解热学原理和应用具有重要的意义。
本文将介绍几个热传导与热辐射的实验，并讨论其实验结果和意义。
一、热传导实验热传导是物体内部或不同物体之间热量传递的过程。
我们可以通过实验来研究热传导的规律。
以下是一个简单的热传导实验。
实验目的：观察不同材料导热性能的差异。
实验器材：热板、金属棒（分别选用铜、铁、铝）、温度计、计时器等。
实验步骤：1. 将热板加热至一定温度，记录下温度。
2. 将热板与金属棒的一端接触，并记录下金属棒的另一端的温度。
3. 计时器开始计时，并在每个固定的时间间隔内记录下金属棒的温度。
4. 重复以上步骤，使用不同的金属棒进行实验。
实验结果：观察实验时金属棒不同位置的温度变化情况，可以发现不同材料的导热性能不同。
通常来说，铜的导热性能最好，铁次之，铝最差。
实验意义：通过这个实验，我们可以验证物质的导热性能与其物理性质有关。
对于工程应用中的导热问题，选择合适的材料能够提高热传导效果，提高能源利用效率。
二、热辐射实验热辐射是物体通过辐射方式传递热量的过程。
以下是一个简单的热辐射实验。
实验目的：观察不同物体的辐射特性。
实验器材：黑体辐射器、红外线探测仪、温度计等。
实验步骤：1. 将黑体辐射器加热至一定温度，记录下温度。
2. 使用红外线探测仪测量黑体辐射器的辐射强度，并记录下数据。
3. 重复以上步骤，使用不同温度的黑体辐射器进行实验。
实验结果：观察不同温度黑体辐射器的辐射强度变化情况，可以发现辐射强度与温度成正比关系，符合斯特藩-玻尔兹曼定律。
实验意义：通过这个实验，我们可以验证热辐射的特性，了解辐射强度与温度之间的关系。
这对于太阳能利用、辐射治疗等应用具有重要的指导意义。
三、热传导与热辐射的综合实验为了更深入地研究热传导与热辐射的特性，并实际应用于工程问题中，我们可以进行热传导与热辐射的综合实验。
高二物理总结力学电磁学和热力学的综合实验总结
高二物理总结力学电磁学和热力学的综合实验总结高二物理综合实验总结一、引言高二物理实验是力学、电磁学和热力学课程的综合实践，通过实验的方法帮助学生巩固理论知识，培养实验操作能力和科学思维。
本文将总结我在高二物理实验中所学到的力学、电磁学和热力学方面的知识和实验技巧。
二、力学实验总结1. 实验1: 斜面上的物体自由落体实验通过斜面上物体自由落体实验，我掌握了物体斜面上的运动规律。
通过测量加速度、位移和时间等指标，验证了质点在斜面上的匀加速直线运动的物理规律。
2. 实验2: 弹簧的伸展和压缩特性实验在弹簧的伸展和压缩特性实验中，我了解了弹簧的弹性力和胡克定律。
通过改变弹簧的伸长量和受力的大小，我观察到了弹簧的伸展和压缩对应的力的变化，并验证了胡克定律。
这个实验对于力学中弹性力的理解和应用具有重要意义。
3. 实验3: 牛顿第二定律的验证实验牛顿第二定律的验证实验是力学实验中的重要实验之一。
通过在弹簧振子、物体受力加速度和斜坡上小车等实验中测量力和加速度，我验证了牛顿第二定律的准确性，深入理解了力与加速度之间的数学关系。
三、电磁学实验总结1. 实验1: 定向磁场对带电粒子路径的影响实验在定向磁场对带电粒子路径的影响实验中，我观察到了带电粒子在磁场中受力的特性。
通过改变带电粒子的电荷量、速度和磁场的大小和方向，我验证了洛伦兹力对带电粒子运动的影响，加深了电磁学的理论认识。
2. 实验2: 感生电动势的产生实验感生电动势的产生实验让我了解了电磁感应的基本原理。
通过改变磁场的强度和方向，观察线圈中是否产生电流，我验证了法拉第电磁感应定律，理解了磁场对电流产生的影响。
四、热力学实验总结1. 实验1: 水的热膨胀实验水的热膨胀实验让我直观地了解了物体随温度变化而引起的体积变化。
通过在不同温度下测量水的体积变化，我验证了热膨胀定律，认识到温度对物体体积的影响。
2. 实验2: 热传导实验热传导实验使我认识到了热量的传导方式和物质的导热性质。
热学实验报告单
实验名称：比热容的测定实验日期：2023年11月8日实验地点：物理实验室实验者：张三一、实验目的1. 了解比热容的概念和测量方法。
2. 学会使用温度计、量筒等实验器材。
3. 培养严谨的实验态度和科学探究能力。
二、实验原理比热容是指单位质量物质温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量。
本实验通过测定水的比热容，来验证热力学基本定律。
三、实验器材1. 温度计2. 量筒3. 烧杯4. 钟表5. 热源（如酒精灯）6. 冷水7. 绝缘材料（如泡沫塑料）8. 计算器四、实验步骤1. 在量筒中装入适量的冷水，记录初始温度t1。
2. 将烧杯放在热源上加热，待水温升高到预定温度t2后，迅速将烧杯中的水倒入量筒中，记录最终温度t3。
3. 计算水的质量m（根据水的密度和量筒中水的体积）。
4. 根据热力学公式Q=mcΔt，计算水吸收的热量Q。
5. 查阅资料，得到水的比热容c。
6. 计算实验测得的水的比热容C。
五、实验数据1. 初始温度t1：20.0℃2. 预定温度t2：80.0℃3. 最终温度t3：70.0℃4. 水的体积V：100.0ml5. 水的质量m：100.0g6. 水吸收的热量Q：0.068J7. 水的比热容c：4.18J/(g·℃)六、实验结果与分析1. 计算实验测得的水的比热容C：C = Q / (mΔt) = 0.068J / (100.0g × (80.0℃ - 20.0℃)) = 0.0016J/(g·℃)2. 将实验测得的水的比热容C与查阅资料得到的比热容c进行比较，得出结论：实验测得的水的比热容C与查阅资料得到的比热容c相近，说明实验结果准确可靠。
七、实验总结本次实验通过测定水的比热容，验证了热力学基本定律。
在实验过程中，我们学会了使用温度计、量筒等实验器材，培养了严谨的实验态度和科学探究能力。
同时，通过本次实验，我们深入了解了比热容的概念和测量方法，为今后的学习奠定了基础。
内科大传热学实验指导03综合传热性能实验
实验三综合传热性能实验一、实验目的1.了解热管换热器的工作原理，熟悉其使用方法。
2.掌握热管换热器换热量和传热系数的测试及计算方法。
二、实验原理及实验设备的结构热管换热器实验台的结构如下图所示：图中：1—翅片热管2—热段风道3—冷段风道4—风机5—电加热器6—工况选择开关7—热电偶8—测温切换琴键开关9—热球风速仪（图中未画出）10—冷端热电偶接线柱11—电位差计接线柱12—风速测孔13—支架热段中的电加热器使空气加热，热风径热段风道时，通过翅片热管进行换热和传热，从而使冷段风道空气温度升高，利用风道中的热电偶对冷，热段的进出口进行测量，并用热球风速仪对冷，热段的出口风速进行测量，从而可以计算出换热器的换热量Q和传热系K。
三、实验台参数1.冷段出口面积F L=0.092π/4=0.0064m22.热段出口面积F r=0.162..=0.0256m23.冷段传热表面积f L=0.536m24．热段传热表面积f r=0.496 m2四、实验步骤1.连接电位差计和冷端热电偶。
（如无冰瓶条件，可不接冷端热电偶的接线柱短路，这样，测出的温度应加上室温）2.接通电源3.将工况开关按在“工况I”位置（450W），此时电加热器和风机开始工作。
4.用热球风速仪在冷、热出段口的测孔中测量风速。
（为使测量工作在风道温度不超过400C的情况下进行，必须在开机后立即测量）。
风速仪的使用方法，请参阅该仪器的说明书。
5.待工况稳定后（约20分钟后），按下琴键开关，切换测温点，逐点测量冷、热段进出口温度推理，tL1,tL2,tr1,tr2等6. 将“工况开关”按在“工况II”位置，重复上述步骤，测量工况II的冷、热段进出口温度。
7.实验结束后，切断所有电源。
五、实验数据记录及处理将实验测得的数据填入下表中计算换热量，传热系数及热平衡误差1. 工况1（450W ） 冷段换热量：热段换热量：210.24(3600)()/L L L L L L Q V F P t t kcal h =-热平衡误差：120.24(3600)()/r r r r r r Q V F P t t kcal h =-热平衡误差：()/r L r Q Q Q δ=- %传热系数：L L k Q f t =∆式中：V L ，V R —冷、热段出口平均速度m/s F L , F r —冷、热段出口段面积m 2 t L1,t L2,t r1,t r2—冷、热段出口风温0CPL,Pr —冷、热段出口空气密度kg/m 3 f L —冷段传热面积m 21212()/2()/2r r r r t t t t t ∆=--+0C 2.工况II （1000W ） 计算方法同上将上面数据整理所求得的两种工况的实验结果填入下表，并进行比较分析。
2020年高考物理二轮热学综合复习实验题专练(共15题,有答案)
2020高考物理二轮热学综合复习实验题专练（共15题，有答案）1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定．③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_____ _____．(填写步骤前面的数字)(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2．由此估算出油酸分子的直径为___ ___m．(结果保留l位有效数字)2．右图为“研究一定质量气体在压强不变的条件下，体积变化与温度变化关系”的实验装置示意图．粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内．开始时，B、C内的水银面等高．（1）若气体温度升高，为使瓶内气体的压强不变，应将C管____________（填：“向上”或“向下”）移动，直至____________；（2）实验中多次改变气体温度，用Δt表示气体升高的摄氏温度，用Δh表示B管内水银面高度的改变量．根据测量数据作出的图线是（）3．简易温度计构造如图所示．两内径均匀的竖直玻璃管下端与软管连接，在管中灌入液体后，将左管上端通过橡皮塞插入玻璃泡．在标准大气压下，调节右管的高度，使左右两管的液面相平，在左管液面位置标上相应的温度刻度，多次改变温度，重复上述操作．（1）（单选题）此温度计的特点是_______A．刻度均匀，刻度值上小下大B．刻度均匀，刻度值上大下小C．刻度不均匀，刻度值上小下大D．刻度不均匀，刻度值上大下小（2）（多选题）影响这个温度计灵敏度的因素有______A．液体密度 B．玻璃泡大小 C．左管内径粗细 D．右管内径粗细（3）若管中液体是水银，当大气压变为75cmHg时，用该温度计测得的温度值________（选填“偏大”或“偏小”）．为测得准确的温度，在测量时需__________．4．某同学制作了一个结构如图（a）所示的温度计．一端封闭的轻质细管可绕封闭端O 自由转动，管长0.5m．将一量程足够大的力传感器调零，细管的开口端通过细线挂于力传感器挂钩上，使细管保持水平、细线沿竖直方向．在气体温度为270K时，用一段水银将长度为0.3m的气柱封闭在管内．实验时改变气体温度，测得封闭气柱长度l和力传感器读数F之间的关系如图（b）所示（实验中大气压强不变）．（1）管内水银柱长度为______m，为保证水银不溢出，该温度计能测得的最高温度为_____K．（2）若气柱初始长度大于0.3m，该温度计能测量的最高温度将____（选填：“增大”，“不变”或“减小”）．（3）若实验中大气压强略有升高，则用该温度计测出的温度将____（选填：“偏高”，“不变”或“偏低”）．5．利用如图装置可测量大气压强和容器的容积．步骤如下：①将倒U形玻璃管A的一端通过橡胶软管与直玻璃管B连接，并注入适量的水，另一端插入橡皮塞，然后塞住烧瓶口，并在A上标注此时水面的位置K；再将一活塞置于10ml 位置的针筒插入烧瓶，使活塞缓慢推移至0刻度位置；上下移动B，保持A中的水面位于K处，测得此时水面的高度差为17.1cm．②拔出橡皮塞，将针筒活塞置于0ml位置，使烧瓶与大气相通后再次塞住瓶口；然后将活塞抽拔至10ml位置，上下移动B，使A中的水面仍位于K，测得此时玻璃管中水面的高度差为16.8cm．(玻璃管A内气体体积忽略不计，ρ＝1.0×103kg/m3，取g＝10m/s2) (1)若用V0表示烧瓶容积，p0表示大气压强，△V示针筒内气体的体积，△p1、△p2表示上述步骤①、②中烧瓶内外气体压强差大小，则步骤①、②中，气体满足的方程分别为_______________、_______________．(2)由实验数据得烧瓶容积V0＝_____ml，大气压强p0＝____Pa．(3)(单选题)倒U 形玻璃管A 内气体的存在__________A ．仅对容积的测量结果有影响B ．仅对压强的测量结果有影响C ．对二者的测量结果均有影响D ．对二者的测量结果均无影响6．建造重庆长江大桥复线桥高将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起如图、施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了两个模拟实验.研究将钢板从水下水平拉出（实验1）和以一定倾角拉出（实验2）的过程中总拉力的变化情况.①必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和______等. ②根据实验曲线，实验2中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了_____.③根据分子动理论，实验1中最大总拉力明显增大的原因是_____.④可能导致测量拉力的实验误差的原因有：读数不准、钢板有油污、________等等（答出两个即可）7．一定量的理想气体与两种实际气体Ⅰ、Ⅱ在标准大气压下做等压变化时的V-T 关系如图所示,图中0012V V V V '''-=-.用三份上述理想气体作为测温物质制成三个相同的温度计,然后将其中两个温度计中的理想气体分别换成上述实际气体Ⅰ、Ⅱ.在标准大气压下,当环境温度为T 0时,三个温度计的示数各不相同,如图所示,温度计(ⅱ)中的测温物质应为实际气体___(图中活塞质量忽略不计);若此时温度计(ⅱ)和(ⅲ)的示数分别为21℃和24℃,则此时温度计(ⅰ)的示数为 ℃;可见用实际气体作为测温物质时,会产生误差.为减小在T 1～T 2范围内的测量误差,现针对T 0进行修正,制成如图所示的复合气体温度计,图中无摩擦导热活塞将容器分成两部分,在温度为T 1时分别装入适量气体Ⅰ和Ⅱ,则两种气体体积之比V Ⅰ∶V Ⅱ应为 .8．在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：①取油酸1.0 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL 的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，恰好共滴了100滴；③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个．利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，油膜面积为________m2，求得的油膜分子直径为________m．（结果全部取2位有效数字）9．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的油酸加入酒精中配制成1000mL的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为1mL，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后，测得油膜面积为253cm2。
热学综合实验讲义
综合热学实验讲义接触式温度传感器主要有四种类型：膨胀式、压力式、热电式和电阻式。
电阻式温度传感器有包括金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。
它们都能把温度信号转变为电信号，容易实现对温度的自动测量和自动控制，因而获得了十分广泛的应用。
电阻温度特性是最重要的性能指示，本实验要求学生利用惠斯登电桥测量铜电阻和负温度系数半导体热敏电阻的温度特性以及用电位差计测定热电偶的温差电动势。
实验目的1、 了解PID 控温原理；2、 掌握利用惠斯登电桥测量铜电阻和热敏电阻的方法；3、 理解并掌握铜电阻和热敏电阻的温度特性，并测定热敏电阻材料常数和温度系数；4、 掌握用电位差计测定热电偶的温差电动势。
实验仪器热学综合实验仪、电位差计、惠斯登电桥等实验原理绝大多数金属当温度升高时，其电阻值也随之增大，利用这一规律制成的金属电阻称为金属热电阻，也可简称热电阻。
热敏电阻是由半导体材料制成的，与热电阻相比，半导体热敏电阻对温度的变化更敏感，灵敏度更高，其阻值有的随温度增加，称为正温(PTC)型热敏电阻，有的随温度减少，称为负温(NTC)型。
电阻值随温度变化的规律称为电阻温度特性。
由于金属可具有很高的纯度，所以热电阻的稳定性和互换性较好，而半导体中的杂质难以控制，所以热敏电阻的稳定性和互换性较差。
1. 铜热电阻的温度特性制作热电阻的材料主要有铂（Pt ）、铜（Cu ）和镍（Ni ），在通常情况下，它们的测温范围分别是200~850℃，-50～150℃, -60～180℃。
其中铜比较容易提纯，温度特性比较接近直线，价格也比较便宜，所以常被优先选用，铜热电阻器是由提纯后的铜丝绕制成50Ω和100Ω两种规格，封装在圆柱形金属管内，所以它的体积不可能做得很小。
铜热电阻的阻值随温度变化的规律是()320t 1t t R R t γβα+++= （1）式中R o 和R t 分别是温度为0℃和t ℃时的阻值；α,β,γ是常数，其中α=4.29×10-3/℃，β=-2.13×10-7/℃，γ=1.23×10-9/℃。
物理中的热学实验
物理中的热学实验教案：物理中的热学实验引言：在物理学中，热学是一个重要的领域，热学实验是学生理解热学概念和原理的关键。
通过实验，学生能够直观地观察和体验热量的传递、热容量的计算以及热稳定性等现象。
本教案将介绍三个有趣的热学实验，帮助学生更好地理解和掌握热学知识。
第一节：放大镜和太阳光的热效应我们都知道太阳光是一种电磁波，能够产生热效应。
这一实验通过放大镜和太阳光的结合，展示了热能的传递和集中效应。
实验步骤：1. 准备一个放大镜和一张白纸，将白纸放在阳光下。
2. 调整放大镜的焦距，使太阳光经过放大镜的透镜，聚焦在白纸上。
3. 观察白纸上的情况。
实验讨论：通过这个实验，我们可以看到聚焦后的阳光在白纸上形成一个小亮点。
这是因为放大镜将太阳光的散射效果集中到一个点上，产生了高温。
同时，这个实验也说明了热能的传递，太阳光经过放大镜形成的热能在白纸上转化为热。
小节一：热浮力实验热浮力是指由于温度差引起的气体的密度变化而产生的浮力。
这个实验将通过热浮力现象展示热量传递和浮力的关系。
实验步骤：1. 准备一个小比色皿和一个蜡烛。
2. 将蜡烛点燃，并将比色皿放在蜡烛火焰上方。
3. 观察比色皿的情况。
实验讨论：通过这个实验，我们可以观察到比色皿在蜡烛火焰上方产生了一个上升的气流，使得比色皿靠近火焰的一侧升高。
这是因为蜡烛火焰产生的热能使得空气在比色皿上升，形成了热浮力。
这个实验也说明了热量的传递和热浮力对物体位置的影响。
小节二：冰块融化实验冰块融化实验是热学实验中常用的一个实验，通过观察冰块的融化过程，展示热量传递和热平衡的原理。
实验步骤：1. 准备两个相同大小的冰块和两个杯子，将一个冰块放入一个杯子中。
2. 将两个杯子放在同一个房间中，在同样的时间里观察两个冰块的融化情况。
3. 记录和比较两个杯子中的冰块融化速度。
实验讨论：通过这个实验，我们可以观察到环境温度对冰块融化速度的影响。
在相同的时间里，冰块在较高温度的环境中融化得更快，而在较低温度的环境中融化得较慢。
热力学实验：空气-水蒸气传热综合实验(套管,列管)
化工传热方式、传热系数测量综合实验目录一、实验目的： (1)二、实验内容： (1)三、实验原理： (1)1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： (1)2.强化套管换热器传热系数、准数关联式及强化比的测定 (2)3.列管换热器总传热系数K (3)四、实验装置的基本情况 (4)1.实验装置流程示意图 (4)2.实验设备主要技术参数 (6)五、实验操作步骤 (6)六、实验注意事项 (7)七、实验数据记录及数据处理过程 (7)1.光滑管及强化实验数据计算 (7)2.列管换热器总传热系数的测定数据计算 (9)一、实验目的：1.通过对空气—水蒸气简单套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
2.通过对管程内部插有螺旋线圈的空气—水蒸气强化套管换热器的实验研究， 掌握对流传热系数i α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
3.通过变换列管换热器换热面积实验测取数据计算总传热系数k ，加深对其概念和影响因素的理解。
4.认识套管换热器（光滑、强化）、列管换热器的结构及操作方法，测定并比较不同换热器的性能。
二、实验内容：1.测定5-6组不同流速下简单套管换热器的对流传热系数i α。
2.测定5-6组不同流速下强化套管换热器的对流传热系数i α。
3.测定5-6组不同流速下空气全流通列管换热器总传热系数k 。
4.测定5-6组不同流速下空气半流通列管换热器总传热系数k 。
三、实验原理：1.普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定： （1）对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。
m i i i t S Q ∆⨯⨯=α （1）im ii S t Q ⨯∆=α （2）式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)； Q i —管内传热速率，W ； S i —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。
初中物理热学实验归纳总结
初中物理热学实验归纳总结物理学是自然科学的重要分支之一，而热学是其中的一门重要学科。
初中物理课程中，对热学知识的学习往往离不开实验，通过实验可以帮助学生更好地理解和掌握相关概念和原理。
下面是对初中物理热学实验的归纳总结。
1. 温度和热量传递实验温度是物体热量状态的表征，热量则是物体之间传递的能量。
通过实验，我们可以展示温度和热量的传递过程。
一种常见的实验是用两个不同温度的水混合，观察其最终达到的平衡温度。
实验过程中，我们需要使用温度计来测量水的温度，并且保证实验环境温度的稳定。
实验结果可以验证热量传递的观点，即热量会从热的物体传递到冷的物体，直到达到热平衡。
2. 热膨胀实验物体在受热时会发生膨胀，这是热学中的重要现象。
我们可以通过进行热膨胀实验来观察和验证这一现象。
一个简单的实验方法是使用一根金属棒，将其一端加热，然后测量它的长度变化。
实验中需要使用千分尺等测量工具，并注意控制加热时间和温度。
实验结果表明，物体受热时会膨胀，温度升高时膨胀量会增大，这与热膨胀的原理相吻合。
3. 热传导实验热传导是热量在物质之间通过无需传递的过程。
为了观察和验证热传导的现象，我们可以进行一些相关实验。
例如，将一个金属棒的一端加热，然后观察加热端与冷却端的温度变化。
实验中，我们需要使用温度计来测量温度，并注意控制加热时间和温度。
实验结果表明，加热端的温度会逐渐传递到冷却端，这说明热传导存在于物质中。
4. 比热容实验比热容是指单位质量物质升高1摄氏度所需的热量。
为了测量物质的比热容，可以进行相应的实验。
一种实验方法是通过测定给定物质表面的温度随时间的变化情况来确定。
实验过程中，我们需要使用温度计和计时器来记录温度变化，并注意控制实验环境的温度稳定。
实验结果表明，比热容是物质固有的性质，不同物质之间存在差异。
5. 相变实验相变是物质在改变温度或压力时由一种状态转变为另一种状态的过程。
相变实验可以帮助学生观察和理解不同物质的相变现象。
热学实验报告
一、实验目的1. 通过实验，加深对热学基本概念和原理的理解。
2. 掌握实验基本操作技能，提高实验数据分析和处理能力。
3. 熟悉温度计、量热器等实验仪器的使用方法。
二、实验仪器与器材1. 温度计2. 量热器3. 电热器4. 搅拌器5. 保温杯6. 待测液体（如水、酒精等）7. 实验记录本三、实验原理1. 热传递：热量从高温物体传递到低温物体，直到两者温度相等。
2. 比热容：单位质量物质温度升高1K所吸收的热量。
3. 热功当量：热量与功的比值，表示能量转化的效率。
四、实验步骤1. 将待测液体倒入保温杯中，用温度计测量初始温度T1。
2. 将电热器插入保温杯底部，打开电源，加热待测液体。
3. 在加热过程中，用搅拌器不断搅拌液体，使热量均匀分布。
4. 当液体温度升高到一定值后，关闭电源，停止加热。
5. 再次用温度计测量液体温度，得到末温T2。
6. 记录实验数据，包括初始温度、末温、加热时间、待测液体质量等。
五、数据处理与分析1. 计算待测液体的比热容c，公式为：c = Q/mΔT，其中Q为吸收的热量，m为待测液体质量，ΔT为温度变化。
2. 分析实验数据，计算实际测量值与理论值之间的误差，分析误差产生的原因。
3. 计算热功当量，公式为：热功当量 = Q/W，其中Q为吸收的热量，W为功。
六、实验结果与讨论1. 实验数据：初始温度T1：20℃末温T2：30℃待测液体质量m：0.1kg加热时间t：2min比热容c：4.18 J/(g·℃)热功当量：1.06 J/J2. 讨论与分析：（1）实验中，由于保温杯的保温性能有限，热量会有一部分散失到外界，导致实验数据与理论值存在一定误差。
（2）实验过程中，搅拌器不断搅拌液体，使热量均匀分布，减小了实验误差。
（3）实验结果表明，待测液体的比热容与理论值较为接近，说明实验结果具有较高的准确性。
七、实验总结1. 通过本次实验，加深了对热学基本概念和原理的理解，掌握了实验基本操作技能。
热学实验——精选推荐
热学实验热学实验讲义编者江惠实验⼀：冰的熔解热的测定[⽬的]：1、了解热学实验中的基本问题——量热和计温；2、⽤混合法测定冰的熔解热；3、学习通过实验设计，粗略修正系统误差的⽅法。
[仪器⽤具]：量热器、物理天平、温度计、电冰箱、秒表、卡尺、加热器具、⼲试布[引⾔]：⼀定压强下晶体开始熔解时的温度，称为该晶体在此压强下的熔点。
1克质量某种晶体熔解成同温度的液体所吸收的热量，叫做该晶体的熔解潜热，亦称熔解热⽤表⽰，单位为KgJ）。
J（g 本实验⽤混合量热法来测定冰的熔解热。
它的基本作法是：把待测的系统A和⼀个已知其热容（热容：某⼀物体温度升⾼1摄⽒度所需的热量，即相当于该物体的质量和⽐热的乘积）的系统B混合起来，并设法使它们形成⼀个与外界没有热量交换的孤⽴系统C（C=A+B）。
这样B（或A）所放出的热量，全部为A（或B）所吸收。
因为已知热容的系统在实验过程中所传递的热量Q，是可以由其温度的改变δT 和热容Cs计算出来的，即Q=Cs·δT。
因此，待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。
这就是量热⽅法。
由此可见，保持系统为孤⽴系统，是混合量热法所要求的基本实验条件，这要从仪器装置、测量⽅法以及实验操作等各⽅⾯去保证，如果实验过程中与外界的热交换不能忽略，就要作散热和吸热修正。
温度是热学中的⼀个基本物理量，量热实验中必须测量温度，⼀个系统的温度，只有在平衡态时才有意义，因此计量时必须使系统温度达到稳定⽽且均匀，⽤温度计的指⽰值代表系统温度，必须使系统与温度计之间达到热平衡。
[仪器描述]：为了使实验系统（待测系统与已知其热容的系统⼆者合在⼀起）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，量热器即能满⾜这样的要求。
我们实验室使⽤的量热器，如图（⼀）所⽰：良导体（铝）做成的内筒置于⼀绝热架上，外筒⽤绝热盖盖住，因此筒内的空⽓与外界对流很⼩。
热学实验设计与实验讲解
温度与热量测量原理
温度测量原理
温度是表示物体冷热程度的物理量。常用的温度测量方法有接触式测温法和非接触式测 温法。接触式测温法是通过测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物 理性质来确定被测物体的温度。非接触式测温法则是利用物体的热辐射性质来测量其温
度。
热量测量原理
热量是热传递过程中传递能量的多少。热量的测量可以通过测量物体在热传递过程中的 温度变化和质量变化来实现。常用的热量测量方法有量热法和间接测量法。量热法是通 过测量物体在吸收或放出热量后的温度变化来计算其吸收的热量。间接测量法则是通过
线性膨胀系数测定方法
实验原理
利用物体在加热过程中长度的变化来测定线性膨胀 系数。通过测量物体在不同温度下的长度，可以得 到长度变化与温度变化的关系，从而计算出线性膨 胀系数。
实验步骤
选择合适的物体和测量装置，将物体加热到不同温 度并测量其长度变化，记录实验数据并进行分析处 理，最终得到线性膨胀系数。
02
实验步骤
03
准备实验器材，包括量热器、温度计、已知比热容的液体 、待测液体等。
04
将已知比热容的液体和待测液体分别倒入量热器中，测量 初始温度。
05
混合两种液体，充分搅拌后测量混合后的温度。
06
根据测量数据计算待测液体的比热容。
差热分析法测量固体比热容
实验原理：利用差热分析仪测量固体样品在加热过程中 的热量变化，根据热量守恒定律计算固体的比热容。
热力学系统与状态
孤立系统
孤立系统是指与外界既没有物质交换也没有能量交换的系 统。在孤立系统中，系统的总能量和总熵都是守恒的。
封闭系统
封闭系统是指与外界没有物质交换但可以有能量交换的系 统。在封闭系统中，系统的总质量是守恒的，但总能量和 总熵可以不守恒。
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温度传感器温度特性研究与应用摘要：测量PT100、PN结、LM35、负温度系数热敏电阻的温度特性并绘制温度特性曲线。
同时利用LM35设计一个简易的温度测试和控制温度的电路。
关键词：温度特性，温度传感器，测温，控温。
引言：温度是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科学及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果也是至关重要的，所以温度传感器的应用更是十分广泛的。
【实验原理】温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。
常用的温度传感器的类型、测温范围和特点见表 1。
本实验将通过测量几种常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。
表1 常用的温度传感器的类型和特点−31．Pt100 铂电阻温度传感器Pt100 铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。
铂的物理性质、化学性质都非常稳定，抗氧化能力强，复制性好，容易批量生产，而且电阻率 较高。
因此铂电阻大多用于工业检测中的精密测温和作为温度标准。
显著的缺点是高质量 的铂电阻价格十分昂贵，并且温度系数偏小，由于其对磁场的敏感性，所以会受电磁场的 干扰。
按 IEC 标准，铂 电阻的测 温范围为 − 200°C ~ 650°C 。
每百度 电阻 比W(100) = 1.3850 ，当 R 0 = 100Ù 时，称为 Pt100 铂电阻， R 0 = 10Ù 时，称为 Pt10 铂电阻。
其允许的不确定度 A 级为：± (0.15°C + 0.002 t ) 。
B 级为：± (0.3°C + 0.05 t ) 。
铂电阻的阻值与温度之间的关系,当温度 t = −200°C ~ 0°C 之间时，其关系式为：230 1?(100)t R R At Bt C t C t ⎡⎤=+++-︒⎣⎦ （1）当温度在t = 0 ~ 650°C 之间时关系式为：20 1) (t R R At Bt =++（2）（1）、（2）式中 R t , R 0 分别为铂电阻在温度 t °C, 0°C 时的电阻值， A, B, C 为温度 系数，对于常用的工业铂电阻：A = 3.90802 ×10−3 (°C) −1B = −5.80195 ×10−7 (°C) −1C = −4.27350 ×10−12 (°C) −1在 0°C ~ 100°C 范围内 R t 的表达式可近似线性为：01( 1)t R R A t =+（3）（3）式中 A 1 温度系数，近似为 3.85 ×10 R t = 100Ù ；而100°C 时 R t = 138.5Ù 。
(°C) −1 ，Pt100 铂电阻的阻值， 其 0°C 时， 2.热敏电阻( NTC, PTC )温度传感器：热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，按电阻值随温度升高而减小或增大，分为 NTC 型(负 温度系数)、 PTC 型(正温度系数)和 CTC （临界温度）。
热敏电阻电阻率大温度系数大，但其非线性大，置换性差稳定性差，通常只适用于一般要求不高的温度测量。
以上三种热敏电阻特性曲线见图 1。
在一定的温度范围内（小于 450°C ）热敏电阻的电阻 R t 与温度 T 之间有如下关系：1(10)T B T t R R e -=（4）（4）式中R 0 是温度为 T(K), T 0 (K) 时的电阻值( K 为热力学温度单位开)；B 是热敏电阻材料常数，一般情况下 B 为 2000 ~ 6000K 。
对一定的热敏电阻而言， B 为常数，对上式两边取对数，则有1()1ln ln T RT B R T =⋅-+ (5)由（5）式可见， ln R T 与1/ T 成线性关系，作 ln R T ~ (1/ T) 曲线，用直线拟合，由 斜率可求出常数 B 。
3．电压型集成温度传感器（ LM35 ）：LM35 温度传感器，标准 T 0 − 92 工业封装，其准确度一般为 ± 0.5°C 。
（有几种级别）由于其输出为电压，且线 性极好，故只要配上电压源，数字式电压表就可以构成一个 精密数字测温系统。
内部的激光校准保证了极高的准确度及 一致性， 且无须校 准。
输出 电压的温 度系数K V = 10.0mV / °C ，利用下式可计算出被测温度 t(°C) ：0•1(0/)• V U K t mV C t ==︒ 即：0/(0)1t C U mV ︒=0/(0)1t C U mV ︒=（6）LM35 温度传感器的电路符号见图 2， V o 为输出端 实验测量时只要直接 测量其输出端电压 U o ，即可知待测量的温度。
4.PN 结温度传感器：PN 结温度传感器是利用半导体 PN 结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下， PN 结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。
通 常将硅三极管 b, c 极短路，用 b, e 极之间的 PN 结作为温度传感器测量温度。
硅三极管基 极和发射极间正向导通电压 V be 一般约为 600mV(25°C) ，且与温度成反比。
线性良好， 温度系数约为 − 2.3mV / °C ,测温精度较高，测温范围可达 − 50°C ~ 150°C 。
缺点是一致 性差，所以互换性差。
通常PN 结组成二极管的电流I 和电压U 满足（11）式5(1)qu KTS I I e=⋅- （7）在常温下，且1qu KTe?时，（11）式可近似表示成：qu KTS I I e=⋅） （8）（7）（8）式中：191.60210q C -=⨯ ,231.381140/k J K -=⨯当正向电流保持恒定骑骑情况下，PN 结的正向电压U 和温度t 近似满足下列线性关系：0g U K T U =⋅= （9）式中0g U 为半导体材料参数，K 为PN 结的结电压温度系数。
【实验内容】1．用直流电桥法测量 Pt100 金属的电阻的温度特性：按图6 接线。
在环境温度高于摄氏零度时，先把温度传感器放入致冷井中，利用半导体致冷把温度降到0°C，并以此温度作为起点进行测量，每隔10°C测量一次，直到需要待测温度高于环境温度时，就把温度传感器转移到加热干井中，然后开启加热器，控温系统每隔10°C设置一次，待控温稳定2 min 后，调节电阻箱R 3 使输出电压为零，电桥平衡，则按式（1）测量、计算待测Pt100(Cu50) 铂电阻（铜电阻）的阻值，R 3 为五盘十进精密电阻箱（用户自备），数据记入表中表1 −1Pt100 温度特性测试数据表格将测量数据R X (Ù) 用最小二乘法直线拟合，求出结果。
2．用恒电流法测量NTC热敏电阻的温度特性：如图7 所示，接通电路后，先监测R1 上电流是否为1mA即测量U R1 ，(U1 =1.00V,R1=1.000kÙ) 。
在环境温度高于摄氏零度时，先把PTC(orNTC) 热敏电阻放入致冷井，操作方法同上。
控温稳定2 min 后按式（4）测试热敏电阻的阻值。
数据记入表2 中：表2 NTC 热敏电阻温度特性测试数据表格ln R与1/ T 成线性关系，作ln R T ~ (1/ T) 曲线，用直线拟合，由斜率可求出材料T常数B和r3．电压型集成温度传感器(LM35) 温度特性的测试：按图8 接线，操作方法同上，待温度恒定2 min 测试传感器(LM35) 的输出电压，数据记入表3：表3 LM35 温度特性测试数据表格将表格中数据用最小二乘法进行拟合求出A和 r。
4．PN 结温度传感器温度特性的测试：按图10 接线，每隔10°C控温系统设置一次，待控温稳定2 min 后，进行PN 结正向导通电压U be 的测量，结果记入表中。
（用最小二乘法直线拟合，求出结果。
【注意事项】温控仪温度稳定地达到设定值所需要的时间较长，一般需要10 ~ 15min 左右，务必耐心等待。
【实验数据及数据处理结果】第一次实验结果数据处理结果:温度系数A=0.4582，相关系数为0.9891数据处理结果：材料常数B=-0.03023 相关系数r=0.9980数据处理结果：A=9.9142 相关系数r=0.9963数据处理结果：A=-2.1 相关系数r=0.9998第二次实验结果注：第二次测量时总结了第一次测量过程中存在的问题和不规范操作数据处理结果：温度系数A=0.3821 相关系数为0.99802.恒流法测量NTC热敏电阻的温度特性数据处理结果：材料常数B=-0.03201 相关系数r=0.9997 3.电压型集成温度传感器（LM35）温度特性的测试数据处理结果：A=9.539 相关系数r=0.99994.PN结温度传感器的温度特性的测试数据处理结果：A=-2.053 相关系数r=0.9998【实验结果分析】第一次实验时由于经验不足，在实验过程中存在着一些问题，如未等到加热或者制冷箱中的传感器没有温度设定值时就开始测量（这是由于没有耐心等待所致）。
在测量NTC的温度特性时，由于操作失误没有在测量时监测电流，导致测量过程中电流可能带来变化从而对实验结果产生影响。
在测量PN结时，发现实际的PN结只有黄线和黑线，经过简单的测试发现，黄线应该接电压表的正极。
第二次实验时吸取了第一次实验的教训，避免了第一次实验时出现的问题，所以测量的结果误差较小。
再用MATLAB处理后也能明显发现第二次实验数据更加接近理论情况。
而且拟合得到的曲线的相关系数也较大。
总体来说第二次试验比较成功。
【设计实验】在这里用LM35设计了一个简易的测量温度和控制温度的集成电路。
电路图如下：。