熱功當量實驗指導書

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1、熱功當量實驗指導書熱功當量實驗指導書一、實驗?zāi)康模?.測量機械功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿哪芰渴睾愣?并測量熱功當量。2.掌握熱力學實驗結(jié)果的曲線校正方法．二、儀器設(shè)備：J-FR3型熱功當量實驗儀、天平（50mg）及附件、燒杯、溫度計（0.1）、秒表、砝碼、鋼卷尺．三、實驗原理：J-FR3型熱功當量實驗儀的主要部分為兩個黃銅制成密切相合的圓錐體。外圓錐體直立于轉(zhuǎn)軸上，可由搖輪通過皮帶傳動使其轉(zhuǎn)動。并有記轉(zhuǎn)器與轉(zhuǎn)軸相聯(lián)。內(nèi)圓錐體系空心銅杯，可盛放水，上置大圓盤，沿圓盤外周用軟線通過一小滑輪懸掛砝碼，使產(chǎn)生一力矩，以阻止內(nèi)圓錐體隨同外圓錐體轉(zhuǎn)動。若此力矩與內(nèi)圓

2、錐體間的摩擦力矩相等且作用方向相反時，內(nèi)錐體將停留不轉(zhuǎn)動，砝碼亦懸空。此種情況下，相當于外錐體轉(zhuǎn)動一樣。砝碼下落所作的功則完全消耗在克服內(nèi)外錐體間的摩擦，故若圓盤半徑為R外錐體轉(zhuǎn)動n轉(zhuǎn)相當于砝碼下落假定砝碼質(zhì)量為m則砝碼下落所作之功，亦即消耗在內(nèi)外錐體間的摩擦功為：此項摩擦消耗的功全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。其熱量可由?nèi)外錐體及杯內(nèi)所盛水的溫度變化量予以求算。四、實驗步驟：1.熟悉儀器：先將大圓盤及內(nèi)外兩錐體取下，可看到外錐體底座有一缺口，安裝時可將錐體轉(zhuǎn)動位置待缺口對準軸上的銷子，錐體即座落在軸上，扶正錐體并稍微向下壓緊即可。裝上大圓盤處于近水平位置。懸

3、掛砝碼鉤的線一端固定在圓盤邊上將線在盤周槽內(nèi)套一圈再跨過小滑輪，并使懸線與圓盤成正切。搖動搖輪，并一手拉住砝碼鉤，阻止圓盤及內(nèi)錐體隨同外錐體轉(zhuǎn)動。試搖數(shù)轉(zhuǎn)后可加約100－200克砝碼，使在外錐體靜止時，能拖動圓盤帶動內(nèi)錐體轉(zhuǎn)動。再徐徐搖動搖輪，控制搖轉(zhuǎn)的速度，將能使砝碼懸掛在空中不動。適當調(diào)節(jié)砝碼重量，至搖輪每分鐘約60轉(zhuǎn)較為適宜。2.記錄數(shù)據(jù)：室溫：由溫度計讀出；4熱功當量實驗指導書圓盤周長：用圓盤上的線繞圓盤一周，用鋼卷尺測量細線的長度；攪拌棒的質(zhì)量，內(nèi)、外圓錐體的質(zhì)量：由天平測出，記轉(zhuǎn)器初始值：注意左邊的計數(shù)盤每格為一轉(zhuǎn)，而左邊的計數(shù)盤每

4、格為100轉(zhuǎn)．用燒杯取大約100ｍｌ的水（注意：水的溫度應(yīng)低于室溫大約10度為宜，可用溫度計測量）.放于天平上稱出燒杯連同水的總質(zhì)量，然后取下熱功當量實驗儀的大圓盤，將水加入到小圓錐體的小杯中，至杯口12～15ｍｍ為宜．然后稱出剩余水及燒杯的總質(zhì)量．并記錄兩次稱量的結(jié)果，他們的差值即為我們實驗中注入水的質(zhì)量。3.重新裝上大圓盤并插入溫度計并浸入水中央。用攪拌器輕輕上下攪動，待溫度上長較為緩慢時，每隔大約二分鐘記錄一次水的溫度，并注意記錄每一溫度相對應(yīng)的時間值（注意：在整個實驗過程中時間記錄值為連續(xù)變變化值，秒表不可暫?；蚯辶悖幻嬗^察溫度計待

5、水的溫度回升到較室溫低2度左右時，即可開始實驗。4.隨即搖動手輪，控制搖輪速度，使砝碼保持在懸掛空中狀態(tài)，繼續(xù)不停搖轉(zhuǎn)，并不時攪動攪拌器及觀察溫度計并記錄每一時刻對應(yīng)的溫度，每隔二、三分鐘記錄一次，待溫度計指示水溫已比室溫約高2度時停止搖轉(zhuǎn)，一面繼續(xù)攪動攪拌器并注意溫度計指示值的變化，停止搖轉(zhuǎn)后溫度仍會上升，將最高指示值記下，記錄記轉(zhuǎn)器最后讀數(shù)。5.不斷的用攪拌器攪拌水，每隔大約二分鐘記錄一次水的溫度，記錄五～八組數(shù)據(jù)后才可停止．6.取下溫度計及大圓盤，取出內(nèi)外錐體，將錐體中的水倒入燒杯中，然后將燒杯中的水倒掉．整理桌面的儀器．五、數(shù)據(jù)處理：1

6、.熱功當量的計算：室溫：　　　℃內(nèi)錐體的質(zhì)量外錐體的質(zhì)量攪拌棒的質(zhì)量開始量取的冷水同燒杯的總質(zhì)量所剩冷水同燒杯的總質(zhì)量水的比熱黃銅的比熱實驗開始時水的溫度實驗終止時水的最高溫度則可計算出銅錐體及水等所吸收的熱量為：4熱功當量實驗指導書實驗開始時計轉(zhuǎn)器讀數(shù)實驗終止時計轉(zhuǎn)器的讀數(shù)圓盤的周長Ｌ所懸掛砝碼的質(zhì)量重力加速度則克服摩擦力所作的功為：由此可計算得：熱功當量：1.實驗測量結(jié)果的修正：實驗開始前：時間溫度實驗中：時間溫度實驗終止后：時間溫度在實驗準備開始前約10分鐘就開始對錐體中的水的溫度進行測量，每2分鐘記錄一次時間和水的溫度，實驗正式開始后，

7、每3分鐘測量一次水的溫度，在實驗停止后，也要保持測量水的溫度約十分鐘以上，利用以上測量的結(jié)果作溫度－－時間曲線，如圖所示，將溫度上長部分ＡＢ延長，下降部分ＣＤ處長，然后通過室溫作平行于時間軸的直線交ＢＤ于Ｇ點，然后過Ｇ點作溫度軸的平行線分別交ＡＢ、ＣＤ的處長線于Ｅ、Ｆ點，則折線ＡＥＧＦＣ為校正后的曲線，ＡＥ段為被測量的水在空氣中吸收熱量引起的溫度上升，ＥＦ段表示由無限快的做功和熱傳遞把熱量傳遞給水的過程，ＦＣ段表示由于水的溫度高于室溫所引起的放熱．則Ｅ、Ｆ點即為理論上做功起點的溫度值和作功結(jié)束時的溫度值故我們可以利用這兩點再次計算出熱功當量的值

8、．六、注意事項：4熱功當量實驗指導書1.搖動搖輪時一定要勻速，切勿過快以免將細線拉斷。2.小心使用溫度計，輕拿輕放.凡打碎溫度計者將按儀器損壞賠償制度