液体比热容的测定报告

2、学会使用FD-LCD-A液体比热容实验仪。

序号

隔离筒(铜)各一只

1、实验主机  2、温度显示表  3、查阅按钮  4、复位按钮    5、电源开关   6、实验外筒

7、实验内筒  8、环境水  9、传感器    10、被测液体   11、传感器   12、坚固螺丝

由牛顿冷却定律知，一个表面温度为的物体，在温度为的环境中自然冷却()，在单位时间里物体散失的热量与温度差（）有下列关系：       

当物体温度的变化是准静态过程时，上式可改写为：       （1）

    (1)式中为物体的冷却速率，为物质的热容，k为物体的散热常数，与物体的表面性质、表面积、物体周围介质的性质和状态以及物体表面温度等许多因素有关，和分别为物体的温度和环境的温度，k为负数，的数值应该很小，大约在1 O一1 5℃之间。

    如果在实验中使环境温度保持恒定(即的变化比物体温度的变化小很多)，则可以认为是常量，对式(1)进行数学处理，可以得下述公式：㏑（2）(式中b为积分常数)。

    可以将式(2)看成为两个变量的线性方程的形式：自变量为t，应变量为ln，直线斜率为，本实验利用式(2)进行测量，实验方法是：通过比较两次冷却过程，其中一次含有待测液体，另一次含有已知热容的标准液体样品，并使这两次冷却过程的实验条件完全相同，从而测量式(2)中未知液体的比热容。

    在上述实验过程中，使实验系统进行自然冷却，测出系统冷却过程中温度随时间的变化关系，并从中测定未知热学参量的方法，叫做冷却法；对两个实验系统在相同的实验条件下进行对比，从而确定未知物理量，叫做比较法。比较法作为一种实验方法，有广泛的应用。

利用冷却法和比较法来测定待测液体(如饱和食盐水)的热容的具体方法如下：

利用式(2)分别写出对已知标准液体(即水)和待测液体(即饱和食盐水)进行冷却的公式，如下：          （3）                     （4）

以上两式中和分别是系统盛水和盐水时的热容。如果能保证在实验中用同一个容器分别盛水和盐水，并保持在这两种情况下系统的初始温度、表面积和环境温度等基本相同，则系统盛水和盐水时的系数与相等，即：              

令和分别代表由(3)式和(4)式画出的两条直线的斜率，即

                ,           可得              （5）

式中和的值可由最小二乘法得出，热容和分别为

                ，

其中分别为水和盐水的质量及比热容；，，，分别为量热器内筒和搅拌器的质量及比热容；和分别为温度计浸入已知液体和待测液体部分的等效热容。由于数字温度计测温按着浸入液体部分的等效热容相对系统的很小，故可以忽略不计，利用式(5)，有    

   （6）      其中水的比热容为

量热器内筒和搅拌器通常用金属铜制作，其比热容为：

1．用冷却法测定饱和食盐水的热容 

 (1)将外筒冷却水加至适当高度(要求的波动幅度不超过±0.5℃)

  (2) 用内部干燥的量热器内筒取纯净水。

    要求：纯净水体积约占内筒的2／3体积、温度约比高10～15℃。称其质量后，放入隔离筒，开始实验。每隔1 min分别记录一次纯净水温度和外筒冷却水的温度，共测20分钟。

  (3)用清洗过的内筒盛取饱和食盐水。

    要求：食盐水的体积约占内筒的2／3体积、饱和食盐水的初温与纯净水 初温之差不超过1℃。称其质量后，放入隔离筒，开始实验。每隔1分钟记录一次食盐水温度和外筒冷却水的温度，共测20min。

内杯的质量=         g     纯净水的质量=           g

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