实验三混合法测固体比热容预习

混合法测固体的比热容

一．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

二．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）。

例：

质量为m 克的铝块，温度 t 1 ，迅速放到量热器内筒温度 t 2 的水中：

铝块：放热而降温。 水，量热器和搅拌器：吸热而升温

平衡温度为 t :

铝块放出的热量：

水吸收的热量： 量热器吸收的热量： 搅拌器吸收的热量：

式中：c x 、m ——被测物体的比热容和质量

c 1 、m 1——水的比热容和质量

c 2 、m 2——量热器的比热容和质量

c 3 、m 3——搅拌器的比热容和质量

忽略温度计吸收的热量，根据热交换定律：

得到： 三．实验仪器

量热器、天平、铝（铜）块、电炉、停表、搅拌器、冰块、温度计两支（0-50.00和 0-100.0 各一支）

四． 实验步骤

1. 先将烧杯盛水置于电炉上加热，用天平称出铝块的质量m

，用线拴住铝

)(1t t m c x -=θ)

(2111t t m c -=θ)(2222t t m c -=θ)(2333t t m c -=θ3

21θθθθ++=)

())((1

2332211t t m t t m c m c m c c x --++=

块，投入烧杯中加热。

2.用天平称出干的量热内筒质量m2 和搅拌器质量m3。

3.用量杯盛水若250ml倒入量热器内筒，再用天平称出总质量m’(包括搅拌器），水的

质量：m1=m’-m2-m3。

4.测量量热器中水的初温t2。

5.待烧杯中水沸腾后，将铝块迅速投入量热器中，并不断搅拌，此时水温不断升高，

记下平衡温度，即为终温t。

6.根据公式求出c x。

用外推法确定水的初温和末温

1.步骤同前。

2.步骤同前。

3.量热器内筒装入适量的冷水，然后再加入适量的冰块，总量为250ml左右。再用天

平称出总质量m”，冰水混合的质量为：m1=m”-m2-m3。等冰块熔化后，将温度计插入内筒观察温度变化。此时温度应在室温以下。

4.将温度计（0-50 ）插入内筒的冰水中，仔细观察温度变化，并每隔一分钟记一

次温度的读数。待水温升高到比室温低4 左右时，迅速将铝块从沸水中取出投入量热器中，同时搅拌，

观察水温变化，每隔一分钟记一次

温度的读数。共计6-8分钟。

5. 数据作图。外推出T F与T E，

分别为修正后水的终温与初温。

外推法的散热修正原理及作图步骤

高温物体投入水中达到平衡时需要时间，量热器有部分热量传给外界而耗散掉，因此实测终温不是理论计算中的终温。为减小误差，必须进行修正，这种修正称散热修正。

在温度——时间坐标中，数据曲线如上图所示，AB段为外界供热冰水温度上升阶段，CD段为高温物体投入稳定后向外散热温度下降部分。T B、T C为水的实际初温与终温。

作图步骤：

在实测曲线BC间找一点G，过G作一垂直于坐轴的直线，它与AB和CD的延长线交于E和F点，G的位置应使FGC和EGB所围的面积相等，T F、T E分别为修正后水的终温和初温。

修正温度是将AB和CD向外延长得到，此方法称为外推法。

五．注意事项

1.把铝块取出投入到量热器中时，动作要快，尽量不带水进去。

2.实验前先认清温度计的刻度分布，读数准确、迅速。勿折断温度计。

3.温度计插入量热器水中尽可能深一些，但不碰被测物。

六．思考题

1.冰的选择为什么要适当？过多、过少有什么不好？

2.实验过程为什么要搅拌？

3.系统的终温由什么决定？什么时候测定水的初温为宜？

4.混合量热法必须保证什么条件？本实验的热学系统由哪些部分组成？七．习题

1.计算铝的比热容。

2.找出产生误差的原因。