实验3水的汽化热测定

实验3 水的汽化热测定

[实验目的]

1．测定水的汽化热．

2．学习用冷热补偿法减少系统误差的方法．

[实验仪器]

量热器 水的汽化热测定装置 酒精灯 支架 温度计

[实验原理]

物质由液态向气态转化的过程称为汽化．在一定压强下，单位质量的液体汽化为同温 度的蒸气所吸收的热量为汽化热．物质由气态向液态转化的过程称为凝结．凝结时要放出 在同一条件下汽化时所吸收的热量．由于直接测水的汽化热不容易，所以本实验采用测量 凝结时放出热量的方法来测定水的汽化热．

实验装置如图12—1

图12—1

从沸水器（蒸汽发生器）出来的水蒸汽在冷凝器中凝结成水，放出热量。使量热器内 筒和筒里的水温升高．若系统达到平衡时则可列出下列热平衡方程式：

lm+mc(t 2-T)=m 1c(T-t 1)+m 2c 1(T- t 1)

=( m 1c+ m 2c 1)(T- t 1) (12-1)

l=m

1[( m 1c+ m 2c 1)(T- t 1) –mc(t 2-T)] (12-2) l ——水的汽化热；m ——凝结成水的蒸气的质量；c ——水的比热；m 1——量热器中液 体的质量；c 1——量热器内筒的比热；m 2——量热器内筒的质量；t 1——量热器中水的初 温；t 2——蒸气的温度；T ——通人蒸气后量热器中水的终温．

由于蒸气通过导气管时会有少量凝结，其中一部分会随蒸气一同送人冷凝器，这部分

已凝结的水不再提供汽化热．因此对（12-2）中的m 进行修正，设随同蒸气带人冷凝 器中水质量为m ’，则（12-2）式为

l='1m

m -[( m 1c+ m 2c 1)(T- t 1) –mc(t 2-T)] (12-3) 用本实验的装置，m '不好测定，因此我们仍用（12-2）式进行计算．

为了减少实验误差，适当控制实验条件，采用冷热补偿法修正系统误差，使系统的初 温低于室温，终温高于室温，使它们尽量满足如下关系：T －θ=θ- t 1 ，式中θ为室温． 从而使系统在前段时间由环境吸收的热量与后段时间向环境散失的热量可大体上互相抵消．

[实验内容〕

1．按图（12-1）装好仪器，但不要先把量热器放在导气管下面．

2. 向沸水器中注水180－200毫升（为了缩短加热时间，最好是注热水），在沸水器下 面点燃酒精灯．

3．测出量热器内筒质量m 2，随后将150毫升左右、低于室温的水注入内筒，测出它们的总质量，从而求出筒里水的质量m 1．

4．等到沸水器中的水沸腾，有大量的蒸气从导气管喷出，读出水的沸点温度t 2

5．测出量热器内衡水的初温t 1。

6. 把整个量热器移到导气管的喷口下面，必须使喷口浸入在量热器内筒水中约2厘 米处．

7．缓慢搅拌量热器中的水，等到通人蒸气的时间达到2分钟左右时，先将量热器从导 气管下面移开，停止通人蒸气．

8．继续搅动，测出水的最高温T ．

9．测出量热器内筒和水的总质量，求出凝结成水的蒸气的质量 m.

[数据处理]

把已知水的比热和内筒的比热以及测量值代入(12-2）式中，求出水的汽化热 l ． 重复实验几次，取l 的平均值．

[思考题]

1．本实验仪器装置用起来较方便，但实验结果有一定误差，产生误差的主要原因有哪些？

2. 本实验中通人蒸气的时间较短（2分钟）时效果较好，若通人蒸气的时间过长，会对实验产生怎样的影响？