实验五冰的熔化热的测定混合法.pptx
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1、会计学1实验五冰的熔化热的测定混合法实验五冰的熔化热的测定混合法实验五、冰的熔化热的测定(混合法)实验五、冰的熔化热的测定(混合法)实验目的实验目的实验内容实验内容实验重点实验重点实验仪器设备及材料实验仪器设备及材料实验装置实验装置实验原理实验原理实验步骤实验步骤思考思考第1页/共21页一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的 1.1.1.1.学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合法 测定冰的熔解热。测定冰的熔解热。测定冰的熔解热。测定冰的熔解热。2.2.2.
2、2.学习用牛顿冷却定律补偿散热。学习用牛顿冷却定律补偿散热。学习用牛顿冷却定律补偿散热。学习用牛顿冷却定律补偿散热。二、实验内容二、实验内容二、实验内容二、实验内容 学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合学习温度和热量的初步测定方法,掌握用混合 法测冰的熔解热。法测冰的熔解热。法测冰的熔解热。法测冰的熔解热。三、实验重点三、实验重点三、实验重点三、实验重点 1.1.1.1.学习用牛顿冷却定律补偿散热。学习用牛顿冷却定律补偿散热。学习用牛顿冷却定律补偿散热。学习用牛顿冷却定律补偿散热。2.2.2.2.掌握对测量结果
3、的标准不确定度进行评定。掌握对测量结果的标准不确定度进行评定。掌握对测量结果的标准不确定度进行评定。掌握对测量结果的标准不确定度进行评定。四、实验主要仪器设备及材料四、实验主要仪器设备及材料四、实验主要仪器设备及材料四、实验主要仪器设备及材料 分析天平,量热器分析天平,量热器分析天平,量热器分析天平,量热器 ,温度计,烧杯,水,电热杯,温度计,烧杯,水,电热杯,温度计,烧杯,水,电热杯,温度计,烧杯,水,电热杯,冰箱冰箱冰箱冰箱,量筒量筒量筒量筒,搅拌器,秒表,镊子。搅拌器,秒表,镊子。搅拌器,秒表,镊子。搅拌器,秒表,镊子。第2页/共21页第3页/共21页 五、量热器五、量热器五、量热器五、
4、量热器 量热器种类很多,因测量目的不同,有不同结构量热器种类很多,因测量目的不同,有不同结构量热器种类很多,因测量目的不同,有不同结构量热器种类很多,因测量目的不同,有不同结构.本本本本实验如图所示:由绝热材料制成的外筒实验如图所示:由绝热材料制成的外筒实验如图所示:由绝热材料制成的外筒实验如图所示:由绝热材料制成的外筒和由良导体材和由良导体材和由良导体材和由良导体材料制成的内筒料制成的内筒料制成的内筒料制成的内筒构成构成构成构成.容纳液体的内筒固定在由保温材容纳液体的内筒固定在由保温材容纳液体的内筒固定在由保温材容纳液体的内筒固定在由保温材料构成的绝热架料构成的绝热架料构成的绝热架料构成的绝
5、热架上,外筒口用胶木盖上,外筒口用胶木盖上,外筒口用胶木盖上,外筒口用胶木盖盖住,胶木盖盖住,胶木盖盖住,胶木盖盖住,胶木盖的中央孔用来插温度计的中央孔用来插温度计的中央孔用来插温度计的中央孔用来插温度计,旁边的小孔用来插搅拌器,旁边的小孔用来插搅拌器,旁边的小孔用来插搅拌器,旁边的小孔用来插搅拌器.量热器这种内外筒封闭结构减少了对流和热传导,内筒量热器这种内外筒封闭结构减少了对流和热传导,内筒量热器这种内外筒封闭结构减少了对流和热传导,内筒量热器这种内外筒封闭结构减少了对流和热传导,内筒壁又很光洁减少了热辐射,从而减少了筒内液体与周围壁又很光洁减少了热辐射,从而减少了筒内液体与周围壁又很光洁
6、减少了热辐射,从而减少了筒内液体与周围壁又很光洁减少了热辐射,从而减少了筒内液体与周围环境的热交换环境的热交换环境的热交换环境的热交换.第4页/共21页六、实验原理六、实验原理六、实验原理六、实验原理 1 1 1 1、用混合法测定冰的熔解、用混合法测定冰的熔解、用混合法测定冰的熔解、用混合法测定冰的熔解 在一定的压强下,晶体熔解过程中的温度在一定的压强下,晶体熔解过程中的温度在一定的压强下,晶体熔解过程中的温度在一定的压强下,晶体熔解过程中的温度(称为熔点称为熔点称为熔点称为熔点)是不变的。单位质量的某种晶体熔解成同温度的液体是不变的。单位质量的某种晶体熔解成同温度的液体是不变的。单位质量的某
7、种晶体熔解成同温度的液体是不变的。单位质量的某种晶体熔解成同温度的液体所吸收的热量称为该晶体的熔解热。熔解热用所吸收的热量称为该晶体的熔解热。熔解热用所吸收的热量称为该晶体的熔解热。熔解热用所吸收的热量称为该晶体的熔解热。熔解热用表示,表示,表示,表示,单位为单位为单位为单位为J J J Jkgkgkgkg。混合量热法就是将待测子系统混合量热法就是将待测子系统混合量热法就是将待测子系统混合量热法就是将待测子系统(在本实验中是冰在本实验中是冰在本实验中是冰在本实验中是冰块块块块)和已知热容为和已知热容为和已知热容为和已知热容为 的子系统的子系统的子系统的子系统(在本实验中是量热器在本实验中是量热
8、器在本实验中是量热器在本实验中是量热器内筒、搅拌器、温度汁浸没在水中的部分及水内筒、搅拌器、温度汁浸没在水中的部分及水内筒、搅拌器、温度汁浸没在水中的部分及水内筒、搅拌器、温度汁浸没在水中的部分及水)混合,混合,混合,混合,和和和和组成一个近似与外界无热交换的孤立系统,根组成一个近似与外界无热交换的孤立系统,根组成一个近似与外界无热交换的孤立系统,根组成一个近似与外界无热交换的孤立系统,根据热平衡原理,于是据热平衡原理,于是据热平衡原理,于是据热平衡原理,于是放出的热量放出的热量放出的热量放出的热量 全部被全部被全部被全部被吸收,这就是混合量热法的基本原理。吸收,这就是混合量热法的基本原理。吸
9、收,这就是混合量热法的基本原理。吸收,这就是混合量热法的基本原理。第5页/共21页 设冰块的质量为设冰块的质量为设冰块的质量为设冰块的质量为M M M M、温度为、温度为、温度为、温度为 (本实验只测温度差,本实验只测温度差,本实验只测温度差,本实验只测温度差,因此单位用因此单位用因此单位用因此单位用方便,且在实验室条件下,冰块从冰水混方便,且在实验室条件下,冰块从冰水混方便,且在实验室条件下,冰块从冰水混方便,且在实验室条件下,冰块从冰水混合物中取出时合物中取出时合物中取出时合物中取出时 =0)=0)=0)=0),与质量为,与质量为,与质量为,与质量为m m m m、温度为、温度为、温度为、
10、温度为 的水混的水混的水混的水混合。冰全部熔解后系统达到热平衡时的温度为合。冰全部熔解后系统达到热平衡时的温度为合。冰全部熔解后系统达到热平衡时的温度为合。冰全部熔解后系统达到热平衡时的温度为 。量热。量热。量热。量热器内筒和搅拌器的质量分别为器内筒和搅拌器的质量分别为器内筒和搅拌器的质量分别为器内筒和搅拌器的质量分别为 和和和和 ,比热容分别为,比热容分别为,比热容分别为,比热容分别为 和和和和 ,水的比热容为,水的比热容为,水的比热容为,水的比热容为 ,温度计的热容为,温度计的热容为,温度计的热容为,温度计的热容为C C C Cw w w w。由混。由混。由混。由混合量热法的基本原理得到合
11、量热法的基本原理得到合量热法的基本原理得到合量热法的基本原理得到 因此冰的溶解热为因此冰的溶解热为因此冰的溶解热为因此冰的溶解热为 (1)(1)(1)(1)第6页/共21页 温度计的热容温度计的热容温度计的热容温度计的热容C C C Cw w w w可这样计算:水银温度汁由玻璃可这样计算:水银温度汁由玻璃可这样计算:水银温度汁由玻璃可这样计算:水银温度汁由玻璃(密度(密度(密度(密度 ,比热容为,比热容为,比热容为,比热容为 J/(kg)J/(kg)J/(kg)J/(kg)和水银(密度为和水银(密度为和水银(密度为和水银(密度为 ,比热容为,比热容为,比热容为,比热容为 J/(kg)J/(kg
12、)J/(kg)J/(kg)),根据热容),根据热容),根据热容),根据热容 ,两者的比热,两者的比热,两者的比热,两者的比热容与密度的乘积基本相同,容与密度的乘积基本相同,容与密度的乘积基本相同,容与密度的乘积基本相同,那么那么那么那么温度汁浸入液体部分的温度汁浸入液体部分的温度汁浸入液体部分的温度汁浸入液体部分的体积体积体积体积V(V(V(V(立方米单位立方米单位立方米单位立方米单位)对应的热容为对应的热容为对应的热容为对应的热容为 (2 2 2 2)将此值代人将此值代人将此值代人将此值代人(1)(1)(1)(1)式,并取式,并取式,并取式,并取 J J J J(kg)(kg)(kg)(kg
13、),0000,和和和和 都取摄氏度,可得都取摄氏度,可得都取摄氏度,可得都取摄氏度,可得 (3)(3)(3)(3)第7页/共21页 2 2 2 2、根据牛顿冷却定律补偿散热、根据牛顿冷却定律补偿散热、根据牛顿冷却定律补偿散热、根据牛顿冷却定律补偿散热 a.a.a.a.牛顿冷却定律牛顿冷却定律牛顿冷却定律牛顿冷却定律 热量的测量是热学中的另一个基本测量热量的测量是热学中的另一个基本测量热量的测量是热学中的另一个基本测量热量的测量是热学中的另一个基本测量.当系统由于当系统由于当系统由于当系统由于吸收吸收吸收吸收(或放出或放出或放出或放出)一微小热量一微小热量一微小热量一微小热量d d d dQ Q
14、 Q Q 而温度升高或降低而温度升高或降低而温度升高或降低而温度升高或降低 ,这个量,这个量,这个量,这个量C C C C 就定义为该系统的热容就定义为该系统的热容就定义为该系统的热容就定义为该系统的热容.实验中测出实验中测出实验中测出实验中测出 ,在已知系统的热容情况下就可测出系统吸收,在已知系统的热容情况下就可测出系统吸收,在已知系统的热容情况下就可测出系统吸收,在已知系统的热容情况下就可测出系统吸收(或放出或放出或放出或放出)的热量的热量的热量的热量.在一些实验中,为了测量实验系统内各个子系在一些实验中,为了测量实验系统内各个子系在一些实验中,为了测量实验系统内各个子系在一些实验中,为了
15、测量实验系统内各个子系统之间的热量交换,要求整个实验系统为一个与外界无统之间的热量交换,要求整个实验系统为一个与外界无统之间的热量交换,要求整个实验系统为一个与外界无统之间的热量交换,要求整个实验系统为一个与外界无热量交换的孤立系统热量交换的孤立系统热量交换的孤立系统热量交换的孤立系统.量热器量热器量热器量热器(参见本实验的装置介绍参见本实验的装置介绍参见本实验的装置介绍参见本实验的装置介绍)就是为此而设计的就是为此而设计的就是为此而设计的就是为此而设计的实验装置,但量热器只能使实验系统粗略地接近一个孤实验装置,但量热器只能使实验系统粗略地接近一个孤实验装置,但量热器只能使实验系统粗略地接近一
16、个孤实验装置,但量热器只能使实验系统粗略地接近一个孤立系统,因此应该估计实验过程中系统从外界环境中吸立系统,因此应该估计实验过程中系统从外界环境中吸立系统,因此应该估计实验过程中系统从外界环境中吸立系统,因此应该估计实验过程中系统从外界环境中吸收收收收(或放出或放出或放出或放出)的热量及其对实验结果的影响。的热量及其对实验结果的影响。的热量及其对实验结果的影响。的热量及其对实验结果的影响。第8页/共21页 当系统与外界环境的温度差相当小的情况下,系统当系统与外界环境的温度差相当小的情况下,系统当系统与外界环境的温度差相当小的情况下,系统当系统与外界环境的温度差相当小的情况下,系统单位时间内散失
17、的热量单位时间内散失的热量单位时间内散失的热量单位时间内散失的热量 与系统温度与系统温度与系统温度与系统温度 和环境温度和环境温度和环境温度和环境温度 的差成正比,数学表达式为的差成正比,数学表达式为的差成正比,数学表达式为的差成正比,数学表达式为 (4 4)这就是从大量实验总结出来的牛顿冷却定律。式中这就是从大量实验总结出来的牛顿冷却定律。式中这就是从大量实验总结出来的牛顿冷却定律。式中这就是从大量实验总结出来的牛顿冷却定律。式中k k k k为散热系数,其数值与系统表面的热辐射本领和面积有为散热系数,其数值与系统表面的热辐射本领和面积有为散热系数,其数值与系统表面的热辐射本领和面积有为散热
18、系数,其数值与系统表面的热辐射本领和面积有关,在系统表面状态变化不大的情况下,关,在系统表面状态变化不大的情况下,关,在系统表面状态变化不大的情况下,关,在系统表面状态变化不大的情况下,k k k k为一常量为一常量为一常量为一常量.设设设设系统的热容为系统的热容为系统的热容为系统的热容为C C C C,即,即,即,即 ,(4)(4)(4)(4)式还可写成:式还可写成:式还可写成:式还可写成:(5)(5)(5)(5)式中式中式中式中 称为系统的冷却速率。称为系统的冷却速率。称为系统的冷却速率。称为系统的冷却速率。第9页/共21页b.b.b.b.补偿散热补偿散热补偿散热补偿散热 混合量热法要求实
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- 实验 熔化热 测定 混合法
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