固体比热容.ppt

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1、固体比热容现在学习的是第1页，共27页实验简介实验简介1.该实验内容是属于大学物理中的热学理论的基础性实验，是研究如何测量固体的比热容。2.比热简介；比热是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热。比热容比热容(specific heat capacity)物体升高单位温度时所吸收的热量，称为该物体的热容热容，用符号C表示。单位质量物体的热容称为构成该物体的物质的比热容比热容，用符号c表示。如果物体的质量为m，物体热容与比热容的关系为现在学习的是第2页，共27页对于气体，在不同变化过程中其热容与比热容的值都是不同的；对于固体和液体，这种差别很小，可以忽略。气体在等体变化过程中的比热容称为比定容热

2、容比定容热容，用符号 表示。气体在等压变化过程中的比热容称为比定压热容比定压热容，用符号 表示。气体的比定压热容与比定容热容之比称为比热容比比热容比，用符号 表示，即 现在学习的是第3页，共27页v学会最基本的测量热量的方法混合法。v测量金属的比热。v学习热学实验中系统散热带来的误差的修正方法。实验目的和意义实验目的和意义现在学习的是第4页，共27页实验原理及设计实验原理及设计 温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传给低温物体。如果在混合过程中和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度，在这过程中，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，此称为热平衡原理。本实验及根据热平衡原理用混合法

3、测定固体的比热。将质量为 ，温度为 ，比热为 的金属块，投入量热器内筒水中。设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中的部分）的热容量为 。量热器的内筒装入水的质量为 ，其比热为 ，待测物投入水中之前水温为 ，在待测物投入水中后，与金属块混合后的温度为 ，则在不计量热器与外界的热交换的情况下，根据热平衡原理，列出平衡方程 现在学习的是第5页，共27页(1)由此可得金属块的比热(2)(3)量热器的热容可以根据其质量和比热容算出。设量热器和搅拌器相同物质制成，其质量为 ，比热容为 ，则式中 为温度计插入水中的部分的热容。的值可由下式求出：现在学习的是第6页，共27页(4)在上述混合过程中，实际上系统总要

4、与外界交换热量，这就破坏了（1）式的成立条件。为消除影响，需要采用散热修正。本实验中热量散失的途径主要有三个方面。第一，若用先加热金属块投入量热器的混合法，则投入前有热量损失，且这部分热量不易修正，只能用尽量缩短投放时间来解决；第二，将室温的金属块投入盛有热水的量热器中，混合过程中量热器向外界散失热量，由此造成混合前水的温度与混合后水的温度不易测准。为此，绘制水的温时曲线，式中 为温度计插入水中部分的体积。表示以为单位时的数值，表示以为单位时的数值。只要测出 ,的值，则可由（2）式求得待测金属块的比热。现在学习的是第7页，共27页方法如下：若在实验中做出水的温时曲线如图1所示，AB段表示混合前

5、量热器及水的冷却过程，BC段表示混合过程,CD段表示混合后冷却过程。通过G点作与时间轴垂直的一条直线交AB、CD的延长线于E和F，使面积BEG与面积CFG相等，这样，E和F点对应的温度就是热交换进行FBAt1t2O温度CDGE时间图1无限快的温度，即没有热量散失时混合前后的初温就是热交换进行无限快的温度，即没有热量散失时混合前后的温度；第三，量热器表面若由于水滴附着，会使其蒸发而散失较多的热量，这可在实验前使用干燥毛巾擦净量热器而避免。现在学习的是第8页，共27页实验仪器及设备实验仪器及设备量热器，温度计（050，准确到0.1），加热器，待测金属块，细线，物理天平，秒表，小量筒。现在学习的是第

6、9页，共27页固体比热容的测量装置现在学习的是第10页，共27页量热器 现在学习的是第11页，共27页量热器截面图现在学习的是第12页，共27页电子秒表现在学习的是第13页，共27页物理天平现在学习的是第14页，共27页实验内容及步骤实验内容及步骤待测金属块与水混合可有多种方法，本实验采用将室温的金属块投入盛有温水的量热器中的混合方法，其散热修正采用上述修正的方法。1测出室温 ，测量待测金属块的质量 ；2擦净量热器的内筒，称量它和搅拌器的质量 ,然后倒入高出室温2030的水，迅速将绝热盖盖好，插入温度计和搅拌器，不断搅动搅拌器，并启动秒表，每隔一分钟读一次温度数值，在混合前可测量读取数值8次（

7、8分钟）；3把系有细线的金属块迅速投入量热器内，使其悬挂浸没在水中，盖好盖子，继续搅动搅拌器，开始每隔15秒记录一次温度，2分钟后，每隔一分钟记录一次，共记录8次；现在学习的是第15页，共27页4取出量热器的内筒,称其总质量并减去 ,即为水的质量 ；5小量筒测出温度计浸入水中的体积V；另换温水，重复上述实验一次。6实验时应注意（1）本实验的误差主要来自温度的测量，因此在测量温度时要特别注意，读数迅速且要准确（准确到0.1）；（2）倒入量热器中的温水不要太少，必须使投入的金属块悬挂浸没在其中。水的比热容 为现在学习的是第16页，共27页实验结果分析和处理实验结果分析和处理1.将实验中测出的各个数

8、值填入下表：前8分钟中间2分钟后8分钟 次 t（）次t（）次t（）次t（）次t（）次t（）151515262626373737484848现在学习的是第17页，共27页t2()m 0（kg）m（kg）m1（kg）C（Jk11）（Jk11）V（cm3）2使用坐标纸，绘制温时曲线，进行散热修正，确定 、的数值。3将各个测量数值代入（2）式，求得c,再根据重复实验值取平均值。4从附表中查出所用金属快的比热值作为标准值，按公式求出实验的相对误差。现在学习的是第18页，共27页实验分析与思考实验分析与思考1混合法的理论根据是什么？2分析实验中哪些因素会引起系统误差？测量时怎样才能减小实验误差？3若采用预

9、先加热金属块投入低于室温的水中混合的方法，本实验应怎样设计和进行操作？4如果混合前金属块和水的温度都在变化，其初温怎样测量？出现这种情况对实验有何影响？应怎样避免？现在学习的是第19页，共27页实验目的v用混合量热法测定冰的熔解热；v进行实验安排和参量选取；v学会一种粗略修正散热的方法抵偿法。现在学习的是第20页，共27页冰的溶解热现在学习的是第21页，共27页实验原理v混合量热法:把待测系统与某已知热容的系统相混合，并设法使其成为一个与外界无热量交换的孤立系统。这样（或）所放出的热量将全部为（或）所吸收，满足热平衡方程，由此求出待测系统的热力学参数。这里取水和冰混合，冰块温度认为是0度。冰的

10、熔解热可由下式求出：M冰块质量,m为水的质量，m1,m2内桶和搅拌器的质量。c,c1,c2分别为其比热容。1,2为系统初末温。现在学习的是第22页，共27页v抵偿法进行散热修正：由于量热器的绝热条件并不十分完善，实际实验系统并非严格的孤立系统，所以，在做精密测量时，就需设法求出实验过程中系统与外界交换的热量，以作适当的散热修正。v量热器中水温随时间的变化应该是一条指数下降的曲线，如图 v只要适当地选择参数，使曲线与环境温度直线围成的两块面积近似相等，即：SA=SB，就可以使系统很好地近似为一个孤立系统。现在学习的是第23页，共27页实验仪器电子温度计；量热器；天平现在学习的是第24页，共27页

11、实验步骤v测环境温度v测内桶和搅拌器质量v加水，测总质量v备冰v投冰，搅拌，测温v测至系统温度有上升为止v测内桶及水总质量v测环境温度v绘制温度时间曲线，求冰的溶解热现在学习的是第25页，共27页注意事项v投冰前应将其拭干，且不得直接用手触摸；其质量不能直接放在天平盘上称衡，而应由投冰前、后量热器连同水的质量差求得。v为使温度计示值确实代表系统的真实温度，整个实验过程中（包括读取前）要不断轻轻地进行搅拌（搅拌的方式应因搅拌器的形状而异）。现在学习的是第26页，共27页思考题v假如冰内有气泡，小水泡，杂质，它们分别对实验结果有无影响？为什么？v若给定 ，试求的定值误差。现在学习的是第27页，共27页