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1、液体比热容的测量,基础实验8,实验目的,1.考察热学系统的冷却速率同系统与环境之间温度差的关系检验牛顿冷却定律； 2.用冷却法测定液体的比热容。,实验仪器,全套FDLCDA液体比热容实验仪 实验装置如图,实验装置示意图,仪器介绍,1.实验主机 2.温度显示表 3.查阅按钮 4.复位按钮 5.电源开关 6.实验外筒 7.实验内筒； 8.环境水 9.传感器TA； 10.被测液体 11. 传感器TB； 12.坚固螺丝。,仪器的技术指标和功能简介： （1）定时报时功能 开机运行后，主机会在每分钟的最后两秒启动内置的蜂鸣 器发声，表示一分钟时间到了。 （2）数字温度传感器 仪器配备有两个DS18B20温
2、度传感器，温度量程0- 100，显示分辨率：0.1。这两个温度传感器分别测量内 筒液体温度TA、外筒液体温度TB。 切换的规律：每分钟的前58秒显示TA，最后2秒显示 TB。显示TA时，第一位数码管显示成“A”。显示TB时，第一位 数码管显示成“b”。,（3）自动保存数据功能 验过程中，仪器有自动记录温度的功能：开机或复位的 前20分钟，仪器会每分钟的最后1秒自动保存TA的温度值。 实验结束后，您在仪器前面板上按“查询”键，就可以查阅这 些数据。 （4）数据查阅功能 每次实验开始的前20分钟，在每分钟末，TA值被自动 保存一次。 实验结束后，按“查询”键，即可依次读取保存的TA值。 查询时，第
3、一位数码管表示温度值的编号。,实验原理,由牛顿冷却定律，一个表面温度为 的物体，在温度为 的环境中自然冷却( )，在单位时间里流物体散失的 热量 与温度差 有下列关系： 当物体温度的变化是准静态过程时，上式可改写为 (1),由牛顿冷却定律，一个表面温度为 的物体，在温度为 的环境中自然冷却( )，在单位时间里流物体散失的 热量 与温度差 有下列关系： 当物体温度的变化是准静态过程时，上式可改写为 (1),如果在实验中使环境温度 保持恒定(即 的变化比物 体温度的变化小很多)，则可以认为 是常量，对(1)式进 行数学处理，可以得到下述公式： 可以将式(2)看成为两个变量的线性方程的形式：自变 量
4、为t，应变量为 ，直线斜率为 ，本实验利用 式(2)进行测量，实验方法是：通过比较两次冷却过程，其 中一次含有待测液体，另一次含有已知热容的标准液体样 品，并使这两次冷却过程的实验条件完全相同，从而测量式 (2)中未知液体的比热容。,在上述实验过程中，使实验系统进行自然冷却，测出系 统冷却过程中温度随时间的变化关系，并从中测定未知热学 参量的方法，叫做冷却法；对两个实验系统在相同的实验条 件下进行对比，从而确定未知物理量，叫做比较法。比较法 作为一种实验方法，也有广泛的应用。,实验步骤 用冷却法测定饱和食盐水的热容 1、将外筒冷却水加至适当高度(要求 的波动幅度不超过 0.5)。 2、用内部干
5、燥的量热器内筒取纯净水。 要求：纯净水体积约占内筒的2/3体积、温度 约比 高1015。称其质量后，放入隔离筒，开始实验。每隔 1min分别记录一次纯净水温度 和外筒冷却水的温度 ， 共测20min。 3、用清洗过的内筒盛取饱和食盐水。 要求：食盐水的体积约占内筒的2/3体积、饱和食盐水 的初温与纯净水初温之差不超过1。称其质量后，放入隔 离筒，开始实验。每隔1min分别记录一次食盐水温度 和 外筒冷却水的温度 ，共测20min。,对数据处理的要求 在同一张直角坐标纸中，对纯净水及盐水分别作“ t”图，检验得到的是否为一条直线。如果是，则可以认为 检验了式(2)，并间接检验了式(1)，也就是说
6、，被研究的系 统的冷却速率同系统与环境之间温度差成正比。 对水和盐水分别取 及相应的t的数据，用最小 二乘法分别求出两条直线的斜率 和 ，并由此得出未知 饱和食盐水的热容 。,注意事项,1.要避免直接用火对内筒加热，这样会引起内筒表面的 氧化，以致其表面性质发生改变，从而使散热常数发生变 化。 2.待测液体与水的初温相关不超过1，它们所处的环 境温度应该相同，体积应取得大致相等。 3.实验过程中，通过旋动两个温度传感器搅拌液体，可 以使其温度均匀。 4.被测液体温度较高时，谨防烫伤。,思考题,1.用比较法测定比热有什么优点？需要保证什么条件？ 2.用冷却法测量比热容，能否用于比室温高得多的温度？,再见!,谢谢大家,