冰的熔解熱實驗報告

1、大學物理實驗報告 課程名稱： 物理設計類實驗 實驗名稱： 冰的熔解熱的測定 學院： 專業(yè)班級： 學生： 學號： 實驗地點： 座位號： 實驗時間： 第八周星期三下午十五時四十五分開始 一、實驗目的：1、理解冰的熔解熱測量實驗的設計原理及實驗所必須具備的條件。2、掌握用混合量熱法測定冰的比熔解熱的。3、學會用圖解法估計和消除系統(tǒng)散熱損失的修正方法。4、熟悉數(shù)字溫度計及水銀溫度計的使用。二、實驗原理：單位質量的固體物質在熔點時從固態(tài)全部變成液態(tài)所需的熱量，稱為該物質的比熔解熱，一般用 L 來表示。實驗時將質量為 m1 克 0的冰投入盛有 m2 克 T1水的量熱器筒中，設冰全部熔解為水后平衡溫度為 T

2、2，設量熱器筒、攪拌器的質量分別為 m3、 m4，其比熱容分別為 C1、C2 和水的比熱容為 C0。根據(jù)混合量熱法的原理，冰全部熔解為同溫度（0）的水以及其從 0升到 T2過程中所吸收的熱量等于其余部分（水 m1、量熱器筒 m3、攪拌器 m4）從溫度 T1降到 T2時所放出的熱量，有(m2c0 + m3c1 + m4c2 )(T1 -T2 ) = m1L + m1T2C0-(1) 冰的熔解熱的實驗公式L=1/m1(m2c0+m3c1+m4c2)(T1-T2)-T2C0-（2） 式中水的比熱容 C0=4.18×103J/kg。本實驗“熱學系統(tǒng)”依據(jù)混合量熱法測量冰的熔解熱，必須在系統(tǒng)與

3、外界絕熱的條件下進行實驗。為了滿足此條件，從實驗裝置、測量方法和實驗操作等方面盡量減少系統(tǒng)與外界的熱交換。但由于實際上往往很難做到與外界完全沒有熱交換，因此，必須研究如何減少熱量交換對實驗結果的影響，也就是在實驗中，要進行散熱修正，使系統(tǒng)的散熱與吸熱相互抵消。牛頓冷卻定律指出，當系統(tǒng)與環(huán)境的溫度差不大（不超過 1015）時，單位時間該系統(tǒng)與周圍交換的熱量Q/t近似與溫度差成正比，其數(shù)學式為Q/t=k(T-T0)式中T為系統(tǒng)的溫度，T0為環(huán)境的溫度，k為散熱系數(shù)，只與系統(tǒng)本身的性質有關。由此可知，用混合量熱法測冰的熔解熱時，應盡量讓室溫處在水的初、終溫之間，使系統(tǒng)向外界吸、放的熱量基本抵消。在實

4、驗過程中，從混合前一段時間到混合后一段時間均記下溫度和時間的關系，繪制 T-t 曲線，如圖(1)中的實線部分。圖中T1約為B點對應的水的初溫，T2約為C點對應的系統(tǒng)平衡溫度，我們用眼睛估尋一個溫度q ，由它對應的 G 點繪制一條 EGF 直線平行于 T 軸，它與 BGC 線組成兩個小面積 BGE 和 CGF。估尋的原則是這兩個小面積相等。圖(1)中由 T1 降溫到q '過程是系統(tǒng)向環(huán)境散熱：q 散= òt tBG k ( T - q ) d t 溫度從q '降到 T2 過程是系統(tǒng)從環(huán)境吸熱：q 吸 = òt tGc k ( T - q ) d tq吸 和 q

5、散 正是上述兩個小面積，他們相等時便使交換的總熱量正好為零。應該指出，由于冰塊越溶越小，表面積也變小，交換熱量速度變慢，所以 T-t 曲線上的 BC 段明顯地不是直線，其斜率越來越小。 本實驗對溫度的測量采用精度為 1的水銀溫度計和數(shù)字萬用表測溫檔。3、 實驗儀器：保溫杯一只、數(shù)字萬用表、水銀溫度計、濕度計一只，藥物分析天平1臺（最小分度值2克），吸水紙、水、冰足量、電子秒表一只。四、實驗容和步驟：1. 測出量熱器筒的質量和攪拌器的質量。2. 測出室溫Tr。3. 配制溫水，水溫高于室溫左右。4. 測出溫水的質量m2，其水位約為筒高度的三分之二。5. 當水溫高于室溫左右時測自然降溫曲線（）段,

6、每1分鐘記錄一次溫度值。6. 盡快投冰，用攪拌器不斷輕輕攪拌，每記錄一次溫度值，直到溫度不再下降。7. 測自然升溫曲線（段）, 每記錄一次溫度值。8. 測出冰塊的質量m1。9. 自己擬定數(shù)據(jù)記錄表格，記錄測量數(shù)據(jù)。10. 用坐標紙作圖，用查小方格個數(shù)的方法確定面積，求出T1、T2，求出冰的熔解熱，并與標準值比較，求出相對誤差，并進行誤差分析。五、實驗數(shù)據(jù)與處理：保溫瓶、攪拌器、溫度計質量M1（g）加水后M2（g）水溶解后M3（g）水質量M2-M1（g）冰質量M3-M2（g）408.6597.2647.2188.650.0加入熱水后升溫過程時間012345溫度32.132.432.332.232

7、.132在5分鐘時刻加入冰塊，并在5分30秒第一次記錄數(shù)據(jù)時間（s）03045607590105溫度（攝氏度）3228.322191514.213時間（s）120135150165180195210溫度（攝氏度）1211.811.611.411.211.211.2溫度大概穩(wěn)定后時間（s）240300360420480540溫度（攝氏度）11.211.411.611.81212由數(shù)據(jù)可以作圖：得T1=31.8攝氏度，T2=10.6攝氏度。由公式L=m2×C0T1-T2-m1T2C0m1得：L=2.90×105JKg相對誤差：3.34×105-2.90×1053.34×105=13.2%六、誤差分析：1.試驗中，取得的水過滿，導致有些熱量從保溫瓶蓋散失，導致測得的熔解熱偏小。2.在試驗中，由于加入冰塊時，不能及時測得數(shù)據(jù)，而溫度下降是很快的，導致數(shù)據(jù)測量不及時。3.由于加入冰塊時，溫度下降過快，導致讀數(shù)誤差極大，往往沒看清讀數(shù)，示數(shù)就已經變化巨大，導致誤差的出現(xiàn)。4.在作散熱修正時，由于手工估計面積，導致T1、T2的誤差也會特別大。七、個人實驗經過：1.我在小組中負責計時和讀示數(shù)工作。2.第一次實驗由于加入冰后溫度下降過快，導致計數(shù)讀數(shù)和記時配合失誤，導致加入冰后的計數(shù)出現(xiàn)重大失誤，實驗失敗。3.第二次試驗改進，加入稍少