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《電熱法熱功當(dāng)量的測(cè)量.doc》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、近代物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)應(yīng)用物理班級(jí)11級(jí)(2)班實(shí)驗(yàn)名稱電熱法熱功當(dāng)量的測(cè)量小組成員姓名:實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)K7-106指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)時(shí)間2014年1月1日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.用電熱法測(cè)量熱功當(dāng)量。2.學(xué)會(huì)一種熱量散失的修正方法——修正終止溫度?!緦?shí)驗(yàn)原理】強(qiáng)度為I安培的電流在t秒內(nèi)通過(guò)電熱絲,電熱絲兩端的電位差為U伏特。則電場(chǎng)力做功為(1)這些功全部轉(zhuǎn)化為熱量,此熱量可以用量熱器來(lái)測(cè)量。設(shè)m1表示量熱器內(nèi)圓筒和攪拌器的質(zhì)量,C1表示其比熱。m2表示纏繞線的膠木(或玻璃)的質(zhì)量,C2表示其比熱。m3表示量熱器內(nèi)圓筒中水的質(zhì)量,C3表示水的比熱,T0和Tf表示量熱器內(nèi)圓筒及圓
2、筒中水的初始溫度和終止溫度,那么量熱器內(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=(m1C1+m2C2+m3C3)(Tf-T0)(2)所以,熱功當(dāng)量焦耳/卡(3)J的標(biāo)準(zhǔn)值J0=4.1868焦耳/卡。2.散熱修正如果實(shí)驗(yàn)是在系統(tǒng)(量熱器內(nèi)筒及筒中的水等)的溫度與環(huán)境的溫度平衡時(shí),對(duì)電阻通電,那么系統(tǒng)加熱后的溫度就高于室溫T。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將同時(shí)伴隨散熱作用,這樣,由溫度計(jì)讀出的終止溫度的數(shù)值T2必須比真正的終止溫度的數(shù)值Tf低。(即假設(shè)沒(méi)有散熱所應(yīng)達(dá)到的終溫為Tf)。為了修正這個(gè)溫度的誤差,實(shí)驗(yàn)時(shí)在相等的時(shí)間間隔內(nèi),記下相對(duì)應(yīng)的溫度,然后以時(shí)間為橫坐標(biāo),溫
3、度為縱坐標(biāo)作圖,如上圖所示。圖中AB段表示通電以前系統(tǒng)與環(huán)境達(dá)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T0,BC段表示在通電時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)溫度從T0至T1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(dá)T2,如CD段所示,DE段表示系統(tǒng)的自然冷卻過(guò)程。根據(jù)牛頓冷卻定律,當(dāng)系統(tǒng)的溫度T與環(huán)境的溫度T。相差不大時(shí),由于散熱,系統(tǒng)的冷卻速率(4)即冷卻速率與系統(tǒng)的溫度T成線性關(guān)系。在實(shí)際測(cè)量時(shí),可以從升溫降溫曲線的最高點(diǎn)D開(kāi)始,記錄系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段冷卻時(shí)間t2以后溫度的變化量ΔT,由此可以算出系統(tǒng)在溫度最高點(diǎn)的冷卻速率。
4、當(dāng)系統(tǒng)自T0升溫到T2時(shí),其冷卻速率相應(yīng)從0增大到。所以在BD升溫過(guò)程中,系統(tǒng)的平均冷卻速率,在此過(guò)程中由于散熱而使系統(tǒng)最終產(chǎn)生的誤差(5)系統(tǒng)的真正終溫(6)數(shù)據(jù)處理時(shí),還可用作圖的方法求Tf值。將DE線段往左外延,再通過(guò)P點(diǎn)(t1/2點(diǎn))作橫坐標(biāo)軸的垂線與DE的外延線交于F點(diǎn),則F點(diǎn)對(duì)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T0不等于室溫,則由于開(kāi)始時(shí)的溫度冷卻速率不為零,系統(tǒng)的溫度修正值不能用式。從牛頓冷卻定律知,當(dāng)系統(tǒng)與環(huán)境的溫度相差不大時(shí)(小于15℃),其溫度冷卻速率與溫度差成正比。于是,可得開(kāi)始加熱時(shí)的冷卻速率其中,v為用溫
5、度計(jì)測(cè)得系統(tǒng)的終止溫度T2時(shí)的冷卻速率,可從上圖求得()。所以在BD升溫過(guò)程中系統(tǒng)的平均冷卻速率(7)系統(tǒng)的真正終溫(8)【實(shí)驗(yàn)儀器】熱學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、電加熱量熱器(見(jiàn)右圖)、測(cè)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(cè)溫探頭或玻璃溫度計(jì)以監(jiān)視內(nèi)部液體溫度的變化?!緦?shí)驗(yàn)步驟】1、用天平稱出內(nèi)筒的質(zhì)量,再用天平稱出約100克左右的水,倒入量熱器中。將測(cè)溫探頭電纜與熱學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面板上對(duì)應(yīng)電纜座連接好。2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。3、記下初始溫度值℃。4、接上加熱電阻的連線(同時(shí)按接觸計(jì)
6、時(shí)器“啟動(dòng)”按鈕),系統(tǒng)開(kāi)始加熱、計(jì)時(shí),同時(shí)不斷攪拌量熱器中的水,以使加熱均勻。5、當(dāng)加熱一段時(shí)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(shí)間。同時(shí)繼續(xù)攪拌,待溫度不再上升時(shí),記下系統(tǒng)的溫度℃。6、根據(jù)求出熱功當(dāng)量?!緮?shù)據(jù)記錄及處理】【思考題】1、如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加熱電流發(fā)生了微小波動(dòng),是否會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果?為什么?不會(huì)2、實(shí)驗(yàn)過(guò)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(huì)引起系統(tǒng)誤差?為什么?教師評(píng)語(yǔ):1.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí):(認(rèn)真、較認(rèn)真、一般、較差、很差);占30%2.原始數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(準(zhǔn)確合理、較準(zhǔn)確、不合理);占30%3
7、.實(shí)驗(yàn)所要求的誤差分析或作圖:(規(guī)范、中等、不規(guī)范);占20%1.報(bào)告排版整齊度:(很好、較好、中等、較差、很差);占20%評(píng)定等級(jí):()教師簽名:日期: