实验三电热法热功当量的测量

实验二电热法热功当量的测量

一、实验目的

用电热法测定热功当量

二、实验仪器：1.YJ-RZ-4C数字智能化热学综合实验仪、2.量热器、3. 物理天平4.量杯、

5.连接线。

三、实验原理

量热器如图1所示,如果加在电阻丝两端的电压为V, 通过电阻的电流为I, 通过时间为t, 则电流作功为：

A=UIt (1) 如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从T0℃升高至T f℃，则系统所吸收的热量为：

Q=C s(T f－T0) (2)

其中C s是系统的热容量.

如果过程中没有热量散失，则

A＝JQ (3)

即热功当量为

J＝A／Q（J／cal） (4)

孤立的热学系统在温度从T 0升到了T f 时的热量Q 与系统内各物质的质量m 1，m 2…和比热容c 1，c 2…以及温度增量（T f －T 0）有如下关系

Q ﹦（m 1c 1＋m 2c 2＋…）（T f －T 0） （5） 式中，m 1c 1，m 2c 2…是各物质的热容量.

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 ﹦(c 水m 水＋c 内m 内+c x m x )（T f －T 0） (６) 式中，c 水m 水为水的热容量, c 内m 内为量热器内筒的热容量、c x m x 为搅拌器、加热电阻、温度传感器等的热容量.如果量热器、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

J ＝UIt ／〔(c 水m 水＋c 水ω)（T f －T 0）〕（J ／cal ） (７) ω可以由实验室给出，也可以通过实验测出.实验测得：本量热器的水当量ω=kg 31090.39-⨯。

四、实验内容及步骤

1.用天平称出约140克左右的水，倒入量热器中，将测温电缆和搅拌电机电缆与YJ-RZ-4C 数字智能化热学综合实验仪面板上对应电缆座连接好,安装好搅拌电机。

2.打开电源开关.

3.记下初始温度值T 0℃.

4.打开搅拌开关.

5.打开加热开关（同时按触计时器“启动”按钮），系统开始加热、计时.

6.当加热一段时间（如6分钟）后，关掉“加热开关”，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 f ℃.

7.关掉“搅拌开关”,倒掉量热器中的水.

8.根据J ＝UIt ／〔(c 水m 水+ c 水ω)（T f －T 0）〕（J ／cal ）求出热功当量.其中 c 水=1 cal ∙℃-1∙g -1

本实验仪的水当量ω=kg 31090.39-⨯ (由实验室给出). 五、数据记录及处理 1．自拟数据表格记录数据；

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。

八、实验报告

要求：每人交一份实验报告。

附：实验报告内容：实验名称、日期、实验人班级、姓名、学号及同组人。

1 实验目的；

2 实验设备：3实验原理；4 数据记录表格；5 数据处理结果及实验体会。