混合法测定金属的比热容.doc

物理实验报告
姓名 NGUYEN MANH QUANG-阮孟光
学号 2140301239
班级 能动 47
混合法测定金属的比热容
物理实验报告
姓名 NGUYEN MANH QUANG-阮孟光
学号 2140301239
班级 能动 47
混合法测定金属的比热容
物质比热容的测量属于量热学范围，由于量热实验的误差一般较大，所以要做好量热实验必须仔细分析产生各种误差的原因，并采取相应措施设法减小误差。
测定固体或液体的比热容，在温度变化不太大时常用混合量热法、冷却法、电流量热器法。本实验用混合法测定金属的比热容。
一、实验目的
学习热学实验的基本知识，掌握用混合法测定金属的比热容的方法；
学习一种修正系统散热的方法。
二、仪器及用具
量热器，水银温度计，物理天平，待测金属粒，停表，量筒，烧杯及电加热器等。
三、实验原理
用热平衡原理侧比热容
在一个与环境没有热交换的孤立系统中，质量为的物体，当它的温度由最初平衡态变化到新的平衡态时，所吸收（或放出）的热量为
（1）
式中称为该物体的热容，称为物体的比热容，单位为Ｊ／（ｋｇ·K）。
用混合法测定固体比热容的原理是热平衡原理。把不同温度的物体混合在一起时，高温物体向低温物体传递热量，如果与外界没有任何热交换，则他们最终达到均匀、稳定的平衡温度，这时称系统达到了热平衡。高温物体放出的热量与低温物体吸收的热量相等，即
= （2）
本实验的高温部分由量热器内筒、搅拌器、水银温度计和热水等组成，而处于室温的金属粒为系统的低温部分。设量热器内筒和搅拌器（二者为同种材料制成）的质量为，比热容为；热水质量为，比热容为；水银温度计的质量为，比热容为，它们的共同温度为
。待测金属粒的质量为，比热容为，温度与室温相同。将适量金属粒倒入量热器内筒中，经过搅拌后，系统达到热平衡时的温度为。假设系统与外界没有任何热交换，则根据式（2）可知，实验系统的热平衡方程为
（3）
式中为温度计的热容，(J/K)表示，这里的V表示温度计浸入水中部分的体积，单位用。于是，式（3）可写成
则金属粒的比热容为
（4）
式中、、均可由天平称衡；V可用量筒采用排水法测出；、查书后附录二或由实验室给出，为室温。若能知道和的值，便可计算出金属粒的比热容。下面通过修正系统散热误差的方法求出和的值。
2. 系统散热误差的修正（面积补偿法）
在热学实验中，系统不可能完全绝热，必然存在着散热现象，因此，必须对系统的散热进行修正。修正散热的方法之一就是对温度进行修正，其方法是通过作图用外推法求出实验系统的高温部分（量热器内筒、热水、搅拌器、水银温度计等）混合前的温度以及混合后系统达到热平衡时的温度。图2-25所示的是实验系统的温度随时间变化的曲线。图中段是未投入金属粒前系统的散热温度变化曲线；点对应的时刻为金