冰的溶解热实验报告.doc

实验目的:1、理解冰的熔解热测量实验的设计原理及实验所必须具备的条件。2、掌握用混合量热法测定冰的比熔解热的。3、学会用图解法估计和消除系统散热损失的修正方法。4、熟悉数字温度计及水银温度计的使用。二、实验原理:单位质量的固体物质在熔点时从固态全部变成液态所需的热量,称为该物质的比熔解热,一般用L来表示。实验时将质量为m1克0℃的冰投入盛有m2克T1℃水的量热器筒中,设冰全部熔解为水后平衡温度为T2℃,设量热器筒、搅拌器的质量分别为m3、m4,其比热容分别为C1、C2和水的比热容为C0。根据混合量热法的原理,冰全部熔解为同温度(0℃)的水以及其从0℃升到T2℃过程中所吸收的热量等于其余部分(水m1、量热器筒m3、搅拌器m4)从温度T1℃降到T2℃时所放出的热量,有-----------------(1)冰的熔解热的实验公式为----------------(2)式中水的比热容C0=×103J/kg℃。本实验“热学系统”依据混合量热法测量冰的熔解热,必须在系统与外界绝热的条件下进行实验。为了满足此条件,从实验装置、测量方法和实验操作等方面尽量减少系统与外界的热交换。但由于实际上往往很难做到与外界完全没有热交换,因此,必须研究如何减少热量交换对实验结果的影响,也就是在实验中,要进行散热修正,使系统的散热与吸热相互抵消。牛顿冷却定律指出,当系统与环境的温度差不大(不超过10~15℃)时,单位时间该系统与周围交换的热量近似与温度差成正比,其数学式为式中T为系统的温度,T0为环境的温度,k为散热系数,只与系统本身的性质有关。由此可知,用混合量热法测冰的熔解热时,应尽量让室温处在水的初、终温之间,使系统向外界吸、放的热量基本抵消。在实验过程中,从混合前一段时间到混合后一段时间均记下温度和时间的关系,绘制T-t曲线,如图(1)中的实线部分。图中T1约为B点对应的水的初温,T2约为C点对应的系统平衡温度,我们用眼睛估寻一个温度,由它对应的G点绘制一条EGF直线平行于T轴,它与BGC线组成两个小面积BGE和CGF。估寻的原则是这两个小面积相等。图(1)中由T1降温到过程是系统向环境散热:温度从降到T2过程是系统从环境吸热。和正是上述两个小面积,他们相等时便使交换的总热量正好为零。应该指出,由于冰块越溶越小,表面积也变小,交换热量速度变慢,所以T-t曲线上的BC段明显地不是直线,其斜率越来越小。本实验对温度的测量采用精度为1℃的水银温度计和数字万用表测温档。三、实验仪器:保温杯一只、数字万用表、水银温度计、湿度计一只,药物分析天平1台(最小分度值2克),吸水纸、水、冰足量、电子秒表一只。四、实验容和步骤:冰的比熔解热的测量(1)用冰箱制备0℃的冰(2)对纯冰的质量和水的初温、水的质量的初步考虑使水的初温比室温高约10℃~15℃,水的终温应比室温低。要求初温、终温各自与室温的绝对差值大致相等。实验时,尚需注意水的终温不能低于当时的露点,否则周围的水汽将会凝结在量热器筒的外壁上,并向待测系统释放热量。因此,实验前应测定露点,选择水的初温;水的体积约占筒的为宜。(3)T-t曲线的测定按上述估算,在量热器筒加入适量的水,并将水温加热至估计的初温值。用天平分别称出加水前后的量热器的质量。准备好冰块,按下秒表,开始记录水温与时间的关系,5-6分钟后,把准备好的冰块揩干投入水