电热当量的测定

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大学物理实验,主讲：程发银,Tel:15086825290,E-mail:chengfy,1,电热当量的测定,一、电热法测热功当量的原理,给电阻丝通电，电功为,V,A,这些功转化为热量，加热液体，使其温度升高。,m,是吸收热量物体的质量，,c,是相应物体的比热，,T,是温度的变化量。,2,通过测量温度的变化，计算出物体吸收的热量，假定电功全部转化为热量，并被全部吸收，则可以计算出热功当量：,实验中，吸收热量的物体有：水，量热筒内筒、搅拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极都是铜，温度计吸收的热量很难计算，我们通过多次实验，测出其吸收的热量相当于5克铜在相同条件下吸收的热量。,3,因此，测出温度的变化值后，可按下式计算热量,下标1和2分别指水和铜质材料，,T,f,和,T,0,分别是终温和初温。,因此，热功当量可以表示为,4,C,D,T,2,t,t,1,T/,t/,分,A,B,T,0,二、终温的散热修正,加热过程可以用图中的曲线来表示。在B点开始通电，C点断电，通电时间t，断电后温度继续升高，到D点达到最大值T,2,.,由于在通电过程中存在散热，因此，最高温度T,2,并不是真正的终温,T,f,，要得到,T,f,需进行散热修正。,5,T=T,2,- T,E,E,t,2,C,D,T,2,t,t,1,T/,t/,分,A,B,T,0,在自然冷却过程中，散热速率为,通电的初始时刻，由于温度与环境温度相同，没有散热；,6,随温度升高，散热速率逐渐增大，到最高温度时，散热达到最大，与自然冷却时相同。因此加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速率的一半，即：,修正后的终温,T,f,应等于,T,2,加上一个修正项。,7,如果开始加热时的温度与室温不一致，则平均冷却速率应该为,为开始加热时的冷却速率，记室温为,，则,8,T=T,2,- T,E,E,t,2,C,D,T,2,t,t,1,T/,t/,分,A,B,T,0,F,T,f,t,1,/2,终温的散热修正也可以使用,作图法,求得。,每隔一定时间记录相应温度，在坐标纸上描出温度随时间的变化曲线。反向延长,DE,，与,t,1,中垂线交于,F,点，,F,点对应的温度即为终温,T,f,。,9,三、实验内容,（1）,计算法,称水的质量,m,1,（超过内筒三分之二）；,称铜质材料的质量,m,2,（内筒、搅拌器和导流棒）；,连接电路（可暂不连电压表），条件：电源电压,20V,，电流表用,2.5A,档，电压表用,200V,档；,记录初温,T,0,；,通电，并用秒表计时；,10,温度超过初温,7,左右时断电，记录通电时间,t,（不停表，继续搅拌）,；,温度开始下降时记录最高温度,T,2,及时间,t,1,；,重新计时，自然冷却,t,2,=12,分钟后，记录温度,T,E,；,再次通电，从电流表读出电流,I,，用万用表测出两电极间的电压,U,。,（2）,作图法,过程与计算法一样，在t,1,时间内每30秒记录一次温度值，自然冷却过程中每2分钟记录一次温度值。,11,（3）,数据处理要求,用计算法计算终温,T,f,，热功当量J，与热功当量的公认值比较，计算定值误差；,作图法：在坐标纸上画出T-t曲线，由图求出,T,f,，计算J，计算J的定值误差。,相关参数,水的比热,c,1,=1.00 卡/(克.度),铜的比热,c,2,=0.092 卡/(克.度),J的公认值 J=4.1868焦耳/卡,12,数据记录,水的质量,m,1,=,g,铜质材料的质量,m,2,=,g,水的初温,T,0,=,通电时间,t,=,s,最高初温,T,2,=,达到T,2,的,时间,t,=,s,自然冷却时间,t,2,=,分,自然冷却后的温度 T,E,=,电流,I,=,A 电压,U,=,V,室温,=,13,谢谢大家！,14,