電熱法熱功當量的測量

1、近代物理實驗報告專業(yè)應(yīng)用物理班級11級（2）班實驗名稱電熱法熱功當量的測量小組成員姓名:實驗地點K7-106指導(dǎo)教師實驗時間2014年1月1日【實驗?zāi)康摹? 用電熱法測量熱功當量。2 學(xué)會一種熱量散失的修正方法一一修正終止溫度?！緦嶒炘怼繌姸葹镮安培的電流在t秒內(nèi)通過電熱絲，電熱絲兩端的電位差為U伏特。則電場力做功為WlUt（1）這些功全部轉(zhuǎn)化為熱量，此熱量可以用量熱器來測量。設(shè)m表示量熱器內(nèi)圓筒和攪拌器的質(zhì)量，C表示其比熱。m表示纏繞線的膠木（或玻璃）的質(zhì)量，C2表示其比熱。m表示量熱器內(nèi)圓筒中水的質(zhì)量, C3表示水 的比熱，To和Tf表示量 熱器內(nèi)圓筒及圓筒中水的初始溫度和終止溫度，那么

2、量熱器內(nèi)圓筒及圓筒中的水等由導(dǎo) 體發(fā)熱所得的熱量 Q為Q =（mC+ mC2+ mCa）（T-T。）（2）所以，熱功當量j WIUt焦耳/卡Q （miCi m2c2 m3c3）（TfT。）J的標準值Jo= 4.1868焦耳/卡。升溫降溫曲線前系2 散熱修正如果實驗是在系統(tǒng)（量熱器內(nèi)筒及筒中的水等）度與環(huán)境的溫度平衡時，對電阻通電，那么系統(tǒng)加 的溫度就高于室溫To實驗過程中將同時 伴隨散熱作這樣，由溫度計讀出的終止溫度的數(shù)值丁2必須比真終止溫度的數(shù)值Tf低。（即假設(shè)沒有散熱所應(yīng)達到的為Tf） o為了修正這個溫度的誤差，實驗時在相等的間隔內(nèi)，記下相對應(yīng) 的溫度，然后以時間為橫坐標，為縱坐標作圖，如

3、上圖所示。圖AB段表示通電以統(tǒng)與環(huán)境達到熱平衡后的穩(wěn)定階段,其穩(wěn)定溫度（即室溫）也就是系統(tǒng)的初溫系統(tǒng)溫度從To至Ti T。, BC段表示在通電時間右內(nèi), 的變化情況。由于溫度的變化存在滯后的現(xiàn)象，因而斷電后系統(tǒng)的溫度還將略為上升到達T2，如CD段所示，DE段表示系統(tǒng)的自然冷卻過程。根據(jù)牛頓冷卻定律，當系統(tǒng)的溫度T與環(huán)境的溫度T。相差不大時，由于散熱，系統(tǒng)的冷卻速率(4)dT K(T To) FT bdt即冷卻速率V仃與系統(tǒng)的溫度T成線性關(guān)系。dt在實際測量時，可以從升溫降溫曲線的最高點D開始，記錄系統(tǒng)經(jīng)過一段冷卻時間t 2以后溫度的變化量 T,由此可以算出系統(tǒng)在溫度最高點的冷卻速率T。t2當系

4、統(tǒng)自T。升溫到Ta時，其冷卻速率相應(yīng)從0增大到v T°所以在BD升溫過程中，系統(tǒng)的平均冷卻速t21 T ,在此過程中由于散熱而使系統(tǒng)最終產(chǎn)生的誤差2taTVtl u2t2系統(tǒng)的真正終溫Tf T2 ：12 -12(6)數(shù)據(jù)處理時，還可用作圖的方法求Tf值。將 DE線段往左外延，再通過P點（t/2點）作橫坐標軸的垂線與DE的外延線交于F點，則F點對應(yīng)的溫度就是系統(tǒng)修正后的終止溫度Tf。如果系統(tǒng)起始加熱的溫度T。不等于室溫，則由于開始時的溫度冷卻速率不為零,用訶匚，式。從牛頓冷卻定律知，當系統(tǒng)與環(huán)境的溫度相差不大時（小于 2 t2系統(tǒng)的溫度修正值不能15C），其溫度冷卻速率與溫度差成正比。

5、于是，可得開始加熱時的冷卻速率其中VoToTv，溫度計測得系統(tǒng)的終止溫度72時的冷卻速率，可從上圖求得3_L）。所以在BD升溫過程中系統(tǒng)的平均冷卻速率，2V1（V. 1（ToTv ,單件2s-V（7）2 v） 2 T2Tv）12"w系統(tǒng)的真正終溫2T VtlTf T22（TaT）ToTa2T TTa 2（T2T） t2t1【實驗儀器】V為用(8)熱學(xué)實驗平臺、電加熱量熱器（見右圖）、測溫探頭（溫度傳感器）、物理天平（自備）將帶電加熱的量熱器的電輸入端與熱學(xué)實驗平臺的第二單元中的電壓輸出端相連。量熱罐中間的小孔插入測溫探頭或玻璃溫度計以監(jiān)視內(nèi)部液體溫度的變化?！緦嶒灢襟E】1、用天平稱出

6、內(nèi)筒的質(zhì)量，再用天平稱出約 驗平臺面板上對應(yīng)電纜座連接好。100克左右的水，倒入量熱器中。將測溫探頭電纜與熱學(xué)實2、打開電源開關(guān)。3、記下初始溫度值Ti Co4、接上加熱電阻的連線（同時按接觸計時器“啟動”按鈕），系統(tǒng)開始加熱、計時，同時不斷攪拌量熱器中的水，以使加熱均勻。5、當加熱一段時間（如5分鐘）后，拔掉加熱電阻的連線，停止加熱，記下加熱的時間。同時繼續(xù)攪拌， 待溫度不再上升時，記下系統(tǒng)的溫度C。6、根據(jù) J Ult /cimi + c2m2+ c3m3 Tt To 求出熱功當量?！緮?shù)據(jù)記錄及處理不會【思考題】1、如果實驗過程中加熱電流發(fā)生了微小波動，是否會影響測量的結(jié)果？為什么？2、實驗過程中量熱器不斷向外界傳導(dǎo)和輻射熱量。這兩種形式的熱量損失是否會引起系統(tǒng)誤差？為什么?教師評語:1 .實驗預(yù)習：（認真、較認真、一般、 較差、很差）；占30%2 .原始數(shù)據(jù)及實驗結(jié)