电热法热功当量的测量

电热法热功当量的测量一、实验目的

1.学会用电热法测定热功当量；

2．进一步熟悉量热器的使用方法；

3．认识自然冷却现象，学习用牛顿冷却定律进行散热修正。

二、实验仪器

1.YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台；

2.量热器；

3.加热器；

4.天平；

5.连接线；

6.数字温度计。

量热器如图1所示。

搅拌电机绝热盖绝热垫外筒

加热器内筒

温度传感器搅拌器隔热层

图1

三、实验原理

如果加在加热器两端的电压为V, 通过电阻的电流为I, 通过时间为t, 则电流作功为：

(1)

UItA 如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从T℃升高至T℃，则系

统f0所吸收的热量为：

(2)

)－TC(TQ?0sf其中C是系统的热容量。s如果过程中没有热量散失，则

(3)

JQ＝A即热功当量为

J＝A／Q(J／c al) (4)

孤立的热学系统在温度从T升到了T时的热量Q与系统内各物质的质量m，10f m…

和比热容c，c…以及温度变化T－T有如下关系f2102Q=(mc＋mc＋)(T－T) （5）f21210式中，mc，mc…是各物质的热容量。2121

在进行热功当量的测

量中，除了用到的水外，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。即:

Q?(cm+cm?cm)(T-T) (6)

1x2x水水内内式中，cm为水的热容量, cm为量热器内筒的热容量、cm为搅拌器、加热

x内x水内水电阻、温度传感器等的热容量。如果搅拌器和温度传感器等的质量用水当

量ω表示，则热功当量为：

?)(T－T)]?cmc＋mc(J／cal)(UItJ＝／[ (7)

12水水水内内ω可以由实验室给出，也可以通过实验测出。

四、实验内容

倒入量热器中，克左右的水，100再用天平称出约用天平称出内筒的质量，1.

数字智能化热学综合实验平台面板上YJ-RZT-II将测温电缆和搅拌电机电缆与

安装好搅拌电机，测温探头；对应电缆座连接好, 打开电源开关；2. ；记下初

始温度值T（℃）3.1打开搅拌开关；4.连接好加热电路，接上加热电阻的连线

（同时按触计时器“启动”25.按图按钮），系统开始加热、计时；

搅拌电机

水

量热器

温度传感器

加热器

搅拌叶片

图2

6.当加热一段时间（如5分钟）后，拔掉加热电阻的连线，停止加热，同时，记下加热的时间，待温度不再上升时，记下系统的温度T（℃）；2

7.关掉“搅拌开关”,倒掉量热器中的水；

?)(T－cT)]?+c＝JUIt／[(mcm（J／cal）求出热功当量；根据8. f0水水水内内9.重

复测量3-5次，取平均值；

本实验仪的水当量ω= 6.68 g(由实验室给出)。

五、数据记录及处理

自拟数据表格记录数据；1.

2.按式（7）求出热功当量，并与公认值(J=4.1868J/cal)相比较求出百分误差。

六、思考题

1.如果实验过程中加热电流发生了微小波动，是否会影响测量的结果？为什么？

2.实验过程中量热器不断向外界传导和辐射热量.这两种形式的热量损失是否会引起系统误差？为什么？

七．注意事项

1.供电电源插座必须良好接地；

2.在整个电路连接好之后才能打开电源开关；

3.严禁带电插拔电缆插头；

4.仪器加热温度不应超过50℃；

切勿将加热器裸露在空气中加热。5.