液体比热容的测定1

液体比热容的测定

物质的比热容定义为单位质量的物质温度升高1K 时所吸收的热量，其单位为11--⋅⋅k kg J 。常见测定液体比热容的方法有电流量热器法、冷却法、辐射法等，本实验将采用电流量热器法测定水的比热容。

一、教学目的

1、熟练掌握物理天平和量热器的使用方法。

2、学会用电流量热器法测定液体的比热容。

3、分析实验中产生误差的原因，提出减小误差的措施和方法。

二、教学要求

1、本实验为选做实验，要求上课前写出预习报告，上课时要求正确地测出实验数据，计算水的比热容值及其不确定度，给出实验结果和相对误差，要求3小时内完成。

2、了解电流量热器法测定液体比热容的原理和量热器结构，学会测定液体比热容的方法。

3、能够熟练使用物理天平准确称衡出物体的质量。

4、能够计算各直接测量值不确定度和间接测量值不确定度。

5、分析实验误差来源，提出减少误差的措施和方法。

三、教学重点和难点

1、物理天平的调节和使用。

2、电流量热器温度的测量。

四、教学方法

课堂讲授、课堂演示、向同学提问、与同学一起讨论、实际操作相结合。

五、讲授内容（约20分钟）

1、物质比热容的定义（提问）。

物质的比热容定义为单位质量的物质温度升高1K 时所吸收的热量，其单位为11--⋅⋅k kg J

2、电流量热器法测定液体比热容的原理（讲授）。

1）电流量热器的结构（结合示意图），量热系统由哪几部分所构成（讲授）。它是一个严格的孤立系统吗（提问）。如果不是，如何保证它接近是一个孤立系统（讨论）。

量热器结构如教案中图一所示，1和2为铜电极，3为加热电阻丝，待测液体4盛于玻璃内筒6之中，8为泡沫绝热层，9为绝热盖板，10为搅拌器。由于内筒被绝热层8和绝热盖板9隔开，故被测液体、内筒、铜电极、搅拌器所构成的量热系统与外界由热传导和空气对流所产生的热量交换很小，又由于量热器外壳为光滑金属表面，发射或吸收热辐射的能力较低，可以认为量热系统和外界因辐射所交换的能量也很小。因此在实验中，量热系统可以近似当作一个孤立系统。

2）给出理论公式：

)(122111

22m c m c T T Rt I m c ---= 公式中各量代表什么物理意义，分别用何种仪器去测量（提问）。

3、物理天平的结构和使用方法（结合实物讲授），使用物理天平需要注意哪些问题（讲授）。

物理天平的结构如教案中图二所示，在使用中应该注意一下几点：

1）确认天平的称量和最小分度值。称量是指天平容许称量的最大质量；而最小分度值是指天平能够准确称量的最小质量（有时也称为感量）。本实验所使用的T W-1型物理天平称量为1000g ，感量为0.05g 。

2）称量前要对天平调节所谓“两平”。即首先通过调节底座水平螺丝1，使天平底板上水准器的小气泡位于水准器中心，此时底座处于水平位置。然后再校准天平空载时横梁7平衡，通过调节平衡螺母8，转动开关旋钮15，观察指针9的偏转，直到使指针处于读数标牌的正中，此时横梁平衡。（注意调节平衡螺母时，游码6应当位于最左边零刻度处。）

3）为了保护好物理天平横梁上的刀口，操作天平时必须遵守“抬起观察放下操作”的原则。即当旋转开关15抬起横梁时，只能观察指针的偏转情况，而不能在此时往天平托盘上增减砝码，或是拿放物体，或是调节平衡螺母等，若要进行这些操作，必须先要旋转开关15使横梁落下，平稳的落在支架上。

4）一般应按“左物右码”操作。但有时为了消除天平不等臂的系统误差，

也交换物体和砝码的位置再称一次，取两次的几何平均值为作物体质量的测量值。

5）增减砝码按由大到小顺序；取砝码应用专用镊子。游码在称量1g以下的质量时很方便，但须注意游码刻度的读法，每小格表示0.05g的质量，不到一小格的需要估读。

六、实验操作注意事项

1、温度传感器不要插入水里太深，插到水面以下即可。

2、测初温前要充分搅拌，使量热器内部各部分之间有相同的温度。

3、加热过程中搅拌也不需要过于频繁和剧烈，因为过于激烈搅拌会对液体做功，摩擦生热，产生实验误差。

4、断开电源后立刻停表，但不要马上读出末温，应当继续搅拌，同时观察温度计读数的变化，取温度计读数的最大值作为末温。

5、实验完毕应该将玻璃杯中的水倒掉，并将电极上的水擦干，以免腐蚀电极。

七、指导要点

1、在用物理天平称量质量时，抬起横梁要慢而轻，避免横梁晃动影响读数。

2、时刻提醒学生遵守“抬起观察放下操作”的原则，正确操作天平。

3、用高斯法称衡质量时，如果是“左码右物”，读数应该是砝码值减去游码值。

4、量热系统和周围环境温差不宜过大，否则会加剧热传导和热辐射。

5、加热过程如果电流波动，不仅要考虑电流波动范围，还要考虑电流波动在时间上的分布，取加权平均值作为加热电流值。