電熱法熱功當(dāng)量的測(cè)量.doc

《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。

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開始，記錄系統(tǒng)經(jīng)過一段冷卻時(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升溫過程中，系統(tǒng)的平均冷卻速率，在此過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、打開電源開關(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：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：