电热法热功当量的测量

一、实验目的

1. 学会用电热法测定热功当量；

2．进一步熟悉量热器的使用方法；

3．认识自然冷却现象，学习用牛顿冷却定律进行散热修正。

二、实验仪器

1.YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台；2.量热器；3.加热器；4.天平；5.连接线；6.数字温度计。

量热器如图1所示。

三、实验原理

如果加在加热器两端的电压为V, 通过电阻的电流为I, 通过时间为t, 则电流作功为：

                                       (1)

如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从T0℃升高至Tf℃，则系统所吸收的热量为：

                                 (2)

其中Cs是系统的热容量。

如果过程中没有热量散失，则

                                         (3)

即热功当量为

                             (4)

孤立的热学系统在温度从T0升到了Tf时的热量Q与系统内各物质的质量m1，m2…和比热容c1，c2…以及温度变化T0－Tf有如下关系

                      （5）

式中，m1c1，m2c2…是各物质的热容量。

在进行热功当量的测量中，除了用到的水外，还会有其他诸如量热器、搅拌器、温度传感器等物质参加热交换。即:

                  (6)

式中，c水m水为水的热容量, c内m内为量热器内筒的热容量、cxmx为搅拌器、加热电阻、温度传感器等的热容量。如果搅拌器和温度传感器等的质量用水当量ω表示，则热功当量为：

       (7)

ω可以由实验室给出，也可以通过实验测出。

四、实验内容

1.用天平称出内筒的质量，再用天平称出约100克左右的水，倒入量热器中，将测温电缆和搅拌电机电缆与YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台面板上对应电缆座连接好,安装好搅拌电机，测温探头；

2.打开电源开关；

3.记下初始温度值T1（℃）；

4.打开搅拌开关；

5.按图2连接好加热电路，接上加热电阻的连线（同时按触计时器“启动”按钮），系统开始加热、计时；

6.当加热一段时间（如5分钟）后，拔掉加热电阻的连线，停止加热，同时，记下加热的时间，待温度不再上升时，记下系统的温度T2（℃）；

7.关掉“搅拌开关”,倒掉量热器中的水；

8.根据（J／cal）求出热功当量；

9.重复测量3-5次，取平均值；

本实验仪的水当量ω=  6.68 g(由实验室给出)。

五、数据记录及处理

1.自拟数据表格记录数据；

2.按式（7）求出热功当量，并与公认值(J=4.1868J/cal)相比较求出百分误差。

六、思考题

1.如果实验过程中加热电流发生了微小波动，是否会影响测量的结果？为什么？

2.实验过程中量热器不断向外界传导和辐射热量.这两种形式的热量损失是否会引起系统误差？为什么？

七．注意事项

1.供电电源插座必须良好接地；

2.在整个电路连接好之后才能打开电源开关；

3.严禁带电插拔电缆插头；

4.仪器加热温度不应超过50℃；

5.切勿将加热器裸露在空气中加热。