1、實驗2 熱功當量的測量實驗目的1. 用電熱法測熱功當量。2. 學習用牛頓冷卻定律修正終溫。儀器設備量熱器 溫度計 物理天平 停表 小量筒 穩壓電源 直流電壓表 直流電壓表實驗原理1 用電熱法測熱功當量J功可以轉化為熱，熱也可以轉化為功，它們是能量轉化的兩種方式。功的 單位常用焦耳(J),熱的單位常用卡(cal), 卡的熱量轉化為功的焦耳數叫 做熱功當量, 它的單位是J cal*。電熱法測定熱功當量的實驗裝置如圖11 1所示。址熱器"卜崗 B 呈建器內閒 C 遼鑒世iS 。.絕謙蠱E議壓唱訊 F-電檢絲 G揮拌器 H.湛宜計 L掩氓柱圖 11 1設加在電阻絲兩端的電壓為U,通過電阻絲的

2、電流為I，在時間也t內,電場力做功為：A=UI 紐(11 1)如果這些功全部轉化為熱，使盛水的量熱器系統的溫度從T。升高到T ,那么系統吸收的熱量為：Q 二(m0c0 m1c1 m2c2 m3c3 0.46V)(T -T0)(11-2)式中m°C0、eg、m?C2、分別是水、量熱器內筒、攪拌器、接線柱及電阻 絲的熱容量，V是溫度計插入水中局部的體積，單位是 cm3 , Q的單位是cal。如果整個過程系統和外界沒有能量交換，貝A=JQ (11-3)-QAUL t(11-4)moco m|C| m2c2 m3c3 0.46VT -To2、系統散熱的修正實際上，實驗系統并非理想的絕熱系統。

3、在加熱使系統升溫的過程中， 系統不可防止地要與外界進行熱量交換系統向外散熱。因此系統實際 到達的終溫Tf要低于不散熱時應到達的終溫為了求得T,比須先求得 由于散熱引起的溫度損失T o(11-5)T =T-Tf求人T的方法如下。根據牛頓冷卻定律，當系統溫度與環境溫度相 差不大時系統溫度變 化的速度與系統的溫度T和環境溫度之差成正比。即：(11-6)dT 二 KT - 旳dt式中K是散熱系數，與系統的外表狀況及熱容有關。假假設環境溫度是不變 的，那么上式可寫為：(11-7)gi=KT,dt實驗時，選擇系統自然冷卻后的某時刻 t=0,溫度為匸，經過時間t后溫度 為T；，那么由11-7式積分，并代入上

4、述條件，得：T； -91K In 't T0 -9將K代入11-6式可算出每分鐘系統散熱而降低的溫度近似等于：dT=|KT-日實驗過程中每隔一分鐘記下系統在加熱過程中的溫度、T、T3作為第1、2、3分鐘的平均溫 2 2度，根據11-9式可以求出第dT1,dT2,dT3，這樣，第 1、2、T、T2、T3、為：厶 = d T1T2= dT2:T3= dT3T3。以(11-8)(11-9)T o、T 1、T 2、T221、2、3分鐘內由于散熱而降低的溫度3、分鐘末由于散熱而導致溫度損失實驗內容1 用物理天平測出量熱器內筒質量 "，攪拌器的質量m2，接線柱及 電阻絲的質量m3,在量熱器內筒中加水，測出其質量 m,那么水的質量mo 為：m 0= m，- m 12 按圖11-1連接好電路，接通電源，同時按下停表計時，記下開始 時的環境溫度和系統的溫度T0，以后每隔一分鐘記錄一次水溫，直至水 溫比室溫高約100C左右。在此過程中必須不停的、均勻地，輕輕地對系 統進行攪拌，并記錄電壓 U和電流I。3斷開電源，記下加熱時間，隔一段時間后記下系統到達的最高溫 度，同時再記錄一次室溫。當系統自然冷卻時，每隔一分鐘記錄一次系統 的溫度T。4. 測量溫度計在水中局部體積 V 方法同實驗105. 計算熱功當量。思考題1. 實