混合法测固体的比热容
混合法测量固体比热容
实验报告姓名:叶洪波学号:PB05000622固体比热容的测量*实验原理1．混合法测比热容设一个热力学孤立体系中有n 种物质，其质量分别为m i ，比热容为c i （i=1,2,…,n ）。
开始时体系处于平衡态，温度为CT 1，与外界发生热量交换后又达到新的平衡态，温度为T 2。
若体系中无化学反应或相变发生，则该体系获得（或放出）的热量为))(...(122211T T c m c m c m Q n n -+++= （1）假设量热器和搅拌器的质量为m 1，比热容为c 1，开始时量热器与其内质量为m 的水具有共同温度T 1，把质量为m x 的待测物加热到T ’后放入量热器内，最后这一系统达到热平衡，终温为T 2。
如果忽略实验过程中对外界的散热或吸热，则有))(0.2()'(1231112T T cm K VJ c m mc T T c m x x -⋅⋅++=--- （2） 式中c 为水的比热容。
310.2--⋅⋅cm K VJ 代表温度计的热容量，其中V 是温度计浸入到水中的体积。
2．系统误差的修正在量热学实验中，由于无法避免系统与外界的热交换，实验结果总是存在系统误差，有时甚至很大，以至无法得到正确结果。
所以，校正系统误差是量热学实验中很突出的问题。
为此可采取如下措施：（1） 要尽量减少与外界的热量交换，使系统近似孤立体系。
此外，量热器不要放在电炉旁和太阳光下，实验也不要在空气流通太快的地方进行。
（2） 采取补偿措施，就是在被测物体放入量热器之前，先使量热器与水的初始温度低于室温，但避免在量热器外生成凝结水滴。
先估算，使初始温度与室温的温差与混合后末温高出室温的温度大体相等。
这样混和前量热器从外界吸热与混合后向外界放热大体相等，极大地降低了系统误差。
（3） 缩短操作时间，将被测物体从沸水中取出，然后倒入量热器筒中并盖好的整个过程，动作要快而不乱，减少热量的损失。
（4） 严防有水附着在量热筒外面，以免水蒸发时带走过多的热量。
用混合法测定金属块比热的实验方法
用混合法测定金属块比热的实验方法
嘿，你知道不？混合法测金属块比热超有趣！先准备好一个量热器，就像个魔法盒子。
把已知温度的水倒进量热器里，这水就是小魔法师。
再把加热到一定温度的金属块迅速放进量热器，哇塞，这就像一场激烈的魔法碰撞。
然后赶紧盖上盖子，防止热量跑掉，就像给魔法加个盖子。
这时候开始记录水温的变化，通过公式就能算出金属块的比热啦。
测量的时候一定要小心哦！那滚烫的金属块可不是好惹的，万一不小心碰到，那可就惨啦！所以得戴手套，像个超级英雄一样保护好自己。
量热器也得放稳喽，不然打翻了可就糟糕啦。
这方法能在好多场景用呢！比如在物理实验室里，同学们都可以用这个方法探索神秘的比热世界。
它的优势可不少呢，操作相对简单，成本也不高，就像个实惠又好用的小工具。
我给你讲个实际案例哈。
有一次在实验室，大家用混合法测金属块比热，那场面可热闹啦。
看着水温一点点变化，大家都紧张得不行，最后算出结果的时候，那叫一个兴奋。
这方法真的超棒，让我们对物理知识有了更深刻的理解。
混合法测金属块比热就是这么厉害，你还不赶紧试试？。
固体比热容的测定及误差分析
固体比热容的测定及误差分析郭超200802050234 08物理（2）班摘要：比热容是物质的一个重要物理特性，比热容的测量是热学中的一个基本测量，在新能源的开发和新材料的研制中，物质的比热容的测量往往是不可缺少的，但由于散热因素多而且不容易控制和测量，使量热实验的准确度往往较低，因此，设法改进实验方法，提高使用精确度便成为人们关注的问题，本实验用混合法测出来金属块的比热容，并进行了散热修正是误差减小到了最低。
关键词：固体、比热容、误差分析Abstract: The specific heat capacity is an important material and physical properties, specific heat capacity of thermal measurement is a basic measurement, development of new energy and new material, the material specific heat capacity measurements are indispensable, but the heat factor more and not easy to control and measurement, so that calorimetry experiments are often less accurate, therefore, seek to improve the experimental methods, increase the accuracy of people have become issues of concern, the experiment measured by the piece of metal mixed with the specific heat capacity, and amendment to the heat reduced to a minimum error.Key words: solid, specific heat capacity, error analysis一、实验原理：1.1实验原理的引入：测量固体的比热容的方法与有很多种，例如混合法、比较法、冷却法等，但是这些方法在实际操作中都会引入较大的误差。
固体比热容
c0
4．取出量热器的内筒,称其总质量并减去 m+ m ,即为 1 水的质量 m ； 0 5．小量筒测出温度计浸入水中的体积V；另换温水，重 复上述实验一次。 6．实验时应注意 （1）本实验的误差主要来自温度的测量，因此在测量温 度时要特别注意，读数迅速且要准确（准确到0.1℃）； （2）倒入量热器中的温水不要太少，必须使投入的金属 块悬挂浸没在其中。 水的比热容 c0 为 4.187×103 J ⋅ kg−1⋅oC−1
实验结果分析和处理
1.将实验中测出的各个数值填入下表：
前8分钟 t（℃） 次 1 2 3 4 t 次 （℃） 5 6 7 8 次 1 2 3 4 中间2分钟 t（℃） 次 5 6 7 8 t（℃） 次 1 2 3 4 后8分钟 t（℃） 次 5 6 7 8 t（℃）
t2(℃) m 0（kg） m （kg） m1（kg） C（J·k—1·℃—1）
在上述混合过程中，实际上系统总要与外界交换热量， 这就破坏了（1）式的成立条件。为消除影响，需要采用散 热修正。本实验中热量散失的途径主要有三个方面。第一， 若用先加热金属块投入量热器的混合法，则投入前有热量损 失，且这部分热量不易修正，只能用尽量缩短投放时间来解 决；第二，将室温的金属块投入盛有热水的量热器中，混合 过程中量热器向外界散失热量，由此造成混合前水的温度与 混合后水的温度不易测准。为此，绘制水的温～时曲线，
实验仪器
电子温度计；量热器；天平
实验步骤
测环境温度 测内桶和搅拌器质量 加水，测总质量 备冰 投冰，搅拌，测温 测至系统温度有上升为止 测内桶及水总质量 测环境温度 绘制温度时间曲线，求冰的溶解热
注意事项
投冰前应将其拭干，且不得直接用手触摸；其质量 不能直接放在天平盘上称衡，而应由投冰前、后量 热器连同水的质量差求得。 为使温度计示值确实代表系统的真实温度，整个实 验过程中（包括读取前）要不断轻轻地进行搅拌 （搅拌的方式应因搅拌器的形状而异）。
固体比热测定
固体比热容的测定指导老师：王亚辉小组成员：李彦辉张燚杨朋波胡宏明电热法测固体比热容实验的改进1引言在传统的混合法测固体比热容实验中, 量热器等的吸热和散热一直是制约实验结果准确度的一个关键因素. 为了消除此类热量传递对测量结果的影响, 在一定的实验条件下, 可以近似地用作图法消除热交换的影响, 其次还要考虑量热器、搅拌器等的等效比热容和质量, 处理过程相当麻烦. 本实验采用电热法, 通过控制放试件和不放试件两种情况下的初末温度和液面高度, 将上述种种热散失抵消掉, 使测量较准确, 操作较简单. 另外, 本实验采用传感器加模拟电路来测量温度, 使温度的测量更准确; 用不锈钢杜瓦瓶代替传统的量热器筒和保温套筒,减少了向外界的热量散失, 且使用方便2实验改进方法实验装置如图1所示. 待测样品及水放在杜瓦瓶中, 并设置了AD590温度传感器和电加热器、搅拌器. 水面高度为杜瓦瓶的3/ 5左右;样品不宜太大或太小; AD590和样品大致位于水深的中部; 电加热器置于偏下部.设加热电压为U, 电流为I, 则电加热器在时间T内放出的热量为UIS. 此热量使量热器的整体温度由t1 升至t2. 根据能量守恒定律, 可得如下方程UIT= (mc+ m0c0+ C1 + C2 + C3) (t2 - t1) + ΔQ ( 1)式中, m, c为待测物的质量和比热容; m0, c0 为水的质量和比热容; C1, C2, C3 分别为在此实验状况下量热器( 包括搅拌器) 、电加热器、温度传感器的等效热容量; ΔQ为其它因素散失的热量.本实验测量的困难在于C1, C2, C3 及ΔQ均为未知的参量. 为解决这一问题, 采用同等实验条件下的系统误差差值消去法.实验分两步进行: 第一步不加待测试件, 加热T1时间后, 系统从t1 升温至t2; 第二步放入t1温度的水和试件, 且要求水位和第一步等高, 加热T2 时间后, 同样使温度升高到t2. 据( 1) 式有UIT1 = (m01c0+ C1+ C2 + C3)(t2 - t1) + Δ Q1 ( 2)UIT2= (m02c0 + C1+ C2+ C3+ mc)(t2- t1) + ΔQ2( 3)( 2) 式减去( 3) 式得UI ( T1 - T2) =- mc( t2- t1) + ( m01 - m02) c0( t2 - t1) +ΔQ1 -ΔQ2故\( m01- m02) c0( t 2- t 1) - UI( T1- T2) +Q1 -Q2∆∆( 4) c=m( t2- t1)考虑到在前后两步测量中, 初末温度相同,水的高度相同, 环境条件也相同, 因此量热器热量交换情况基本相同, 其差别仅在于电加热的时间T1 与T2 略有差别, 造成ΔQ1 与ΔQ2 略有不同. 由于用了高真空杜瓦瓶作为量热器, ΔQ1与ΔQ2 均很小, 而其差值将更小. 测试结果也表明平衡后系统的温度随时间的变化极缓慢, 如图2所示. 因此, 可以忽略该项差别, 认为ΔQ1- ΔQ2= 0, 则( 4) 式化得为( m01- m02) c0( t 2- t 1) - UI( T1- T2)c=m( t2- t1)本实验应该注意的几个问题:1) 本实验的关键之一在于两步实验初末温度的控制, 最好相同, 稍有差别也是可以的, 但一定要保证t2-t1 相同.2) 加热过程中要充分地、不断地搅拌, 否则传感器即数字毫伏表反映的温度与实际平衡温度会有差别.3) 计时器的开关要迅速及时, 必要时可两人配合. 关闭加热器和计时器后应继续搅拌片刻, t2 应取最大读数值.4) 要选择恰当的电加热功率. 功率太大, 会使计时器的控制难度加大, 且增加量热器内温度的不均匀性; 太小会使实验时间延长, 增大散热引起的误差.数据记录:烧杯:m1=66.3 筒：m2=66.6 筒+水：m3=212.1g筒+水+珠：m4=298.7g 烧杯+铜珠：m5=166.4g只加水： U=11.99v I=1.026A稍加热停止时末温T0 T1 T221.2℃21.8℃22.2℃继续加热停止时末温时间T3 T4 T132℃32.4℃599.1s水+珠:稍加热停止时 末温 '0T '1T '2T21.0℃ 21.7℃ 22.2℃继续加热停止时 末温 时间'3T '4T '5T31.8℃ 32.4℃ 590.1s数据处理:m=m5-m1=100.1g m10=m3-m2=145.5gm20=m4-m-m2=132gC 测珠=m m m 2010-*Co 水-)24()21(T T m t t VI -- =1.1001325.145-×4.2×103J/g ℃-)2.224.32(**1.100)1.5901.599(_*026.1*99.11103---J/(g ℃) =566.4 J/g ℃-108.4 J/g ℃=458 J/g ℃误差分析：因为数字毫伏表容许误差为0.1℃，电压表，电流表准确度分别为0.1V,0.01A,启停数字计数器的误差之和为0.4s,天枰的感量为0.02g.u( t1) = u( t2) = 0. 1/ 3 = 0. 06℃u( U) = 0. 1/ 3 = 0. 06Vu( I) = 0. 01/ 3 = 0. 006Au( Ʈ1) = u(Ʈ 2) = 0. 4/ 3 = 0. 23su( m01) = u( m02) = u( m) =0. 02/ 3= 0. 016g则故u( c) = u2( c1) + u2( c2) = 5J/ ( g *℃)取公认值480J/(g*℃）测量值与真实值之差与标准值取百分比 η=480458480 *100%=4.6% 在允许百分误差（5%）以内，故该实验测量比热容是可行的。
两种物质混合比热容
两种物质混合比热容物质的热容是描述物体吸热性质的物理量，用来衡量物质在温度变化下吸收或释放热量的能力。
在混合物的热容中，存在着两种物质混合比热容的研究。
本文将探讨这两种物质混合比热容的原理、实验方法和相关应用。
1.方法一：等体积法等体积法是通过将两种物质按照相同体积进行混合，然后测量混合物的温度变化来计算混合物的比热容。
该方法适用于两种物质相互溶解或反应导致混合物温度变化的情况。
2.方法二：等质量法等质量法是通过将两种物质按照相同质量进行混合，然后测量混合物的温度变化来计算混合物的比热容。
该方法适用于两种物质相互不溶或反应不明显的情况。
三、实验步骤1.选择适合的实验装置，并确保其正确使用和校准。
2.按照选定的方法，准备相应的样品和试剂。
3.将两种物质按照相应的比例或相等体积/质量混合在一起。
4.在混合物中插入温度计，并记录初始温度。
5.进行反应或溶解过程，同时记录混合物的温度变化。
6.根据所选方法，计算混合物的比热容。
四、结果分析根据实验所得数据和计算结果，可以得出两种物质混合比热容的相关结论。
比热容越高的物质在混合物中所起的作用越显著，其温度变化也会更大。
同时，不同物质的混合比热容也可能会导致混合物整体的比热容发生变化。
五、应用领域1.工业生产中的温度控制：通过混合物的比热容，可以调节工业生产中的温度，实现对反应过程的控制。
2.热能储存和传输：混合物的比热容可以影响其储存和传输能力，从而应用于热能储存和传输领域。
3.材料研究：混合物的比热容对于材料的性质研究有重要影响，对于热学性能的分析和材料改进具有一定的指导作用。
两种物质混合比热容是研究物质吸热性质的重要内容。
通过实验方法的选择和实验结果的分析，可以得出混合物比热容的相关结论。
同时，混合物比热容的应用广泛，涉及到工业生产、热能储存和传输以及材料研究等领域。
这些研究对于深入理解和应用相关物质具有重要意义。
4 固体比热容的测量
实验18 固体比热容的测量（一）混合法测量固体比热容[实验目的]1．学习量热的基本方法——混合法2．学习一种修正散热的方法——温度的修正3．测定金属的比热容[实验仪器]量热器、双壁加热器、蒸汽锅、电炉、水银温度计（0-50.0℃，0－100℃）各一支、物理天平、停表、量筒。
[仪器介绍]1．量热器为了使实验系统（包括待测系统与已知其热容的系统）成为一个孤立系统，我们采用量热器。
传递热量的上端的木盖可严密地盖着，避免空气对对流所引起的热量损失；外筒的内壁和内筒的外壁均电镀得十分光接着立即作投放加热样品的准备工作，并读取温度1T ，此时停表应继续走动，直至样品投放到水中，记下这个时刻的时间1t ，同时一边搅拌，一边记录每经过几秒钟到十几秒钟的水温，因为曲线BC 这一段温升很快，所以测温时间间隔要短。
测CD 线段时，其测温得时间间隔可适当拉长，测量5个测温点即可作CD 段。
根据上述测量的T －t 数据，以T 为纵坐标，以t 为横坐标，即得如图（2—3—18—4）的T －t 曲线。
A 点对应的时刻就是测水温开始的时间0t ，B 点对应的时刻就是1t ，而不是5分钟末的时间。
然后作图 即得混合前后冷水的初温2T 和末温T 。
把各个物理量的测量值代入式（2-3-18-1）即可算出金属样品的比热容x C 。
图（2—3—18—4）中的G 点所对应的温度应为室温所在的位置，这样才不影响温度的修正。
[实验内容和要求]1．混合法测定铜块的比热容 2. 混合过程中散热的温度修正法3．混合前量热器（含水）系统温度低于室温（加冰块），测量系统随时间吸热变化的温度。
4．混合过程快速测量变化的温度 5．数据处理：C x 与标准值求百分误差 ［注意事项］1．作温度值修正法曲线图，FE 垂直于t 轴，满足S 1=S 2，图中G 点对应的温度接近室温为佳。
2．从曲线图中定出初温T 2和末温T 。
［实验思考］请分析本实验主要的误差来源。
混合原油比热容的测定及计算方法
混合原油比热容的测定及计算方法混合原油比热容的测定和计算方法在石油工业中具有重要的意义。
比热容是物质发生温度变化时所吸收或释放的热量单位质量的表征，对海底油田的开发、油井采油和炼油过程的模拟与优化等方面都有着重要的作用。
下面将介绍混合原油比热容测定的方法以及计算方法。
测定方法：1.比热计法：该方法使用比热计进行测定。
比热计是一种用于测量物质比热容的仪器。
首先将已知质量的混合原油样品加热到一定温度，然后将其置于比热计仪器中，记录初始温度。
随后，加入一定量的热量到样品中，通过测量升温量和所加热量的关系，可以计算出混合原油的比热容。
2.绝热容器法：该方法使用一个具有良好绝热性能的容器进行测定。
首先将混合原油样品装入绝热容器中，并记录其初始温度。
然后，通过外部加热源向容器中输入一定热量，使样品发生温度升高。
测量升温速率和所加热量的关系，就可以计算出混合原油的比热容。
计算方法：1.理论计算法：通过混合原油组分的物理性质和质量分数，可以使用理论模型计算出混合原油比热容。
根据混合原油组分的比热容和质量分数，可以采用加权平均法或体积加权平均法计算出混合原油的平均比热容。
这种方法适用于已知混合原油组分的情况。
2.实验测定法：通过实验测定得到的混合原油比热容数据进行计算。
可以使用混合原油样品的实际比热容测定值，或者利用测定方法中获得的温度升高数据进行计算。
根据实验得到的数据，可以采用拟合方法或者曲线拟合方法计算出混合原油的比热容。
1.实验过程中要控制好温度升高的速率，避免过快或过慢导致测量误差。
2.实验过程中要注意混合原油样品的适用温度范围，避免超过样品的稳定性范围。
3.在使用计算方法时，要选择适用的理论模型或者拟合方法，根据实际情况进行选取。
4.实验测定和计算结果应与实际情况进行比较，以验证方法的准确性和可靠性。
总之，混合原油比热容的测定和计算方法是一个复杂而重要的过程，需要根据具体情况选择合适的方法，并注意实验条件和结果的准确性。
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1. 冰的选择为什么要适当？过多、过少有什么不好？ 2. 实验过程为什么要搅拌？ 3. 系统的终温由什么决定？什么时候测定水的初温为宜？ 4. 混合量热法必须保证什么条件？本实验的热学系统由哪些部分组成？
习题
1. 计算铝的比热容。 2. 找出产生误差的原因。
括搅拌器），水的质量：m1=m’-m2-m3。 4. 测量量热器中水的初温 t2。 5. 待烧杯中水沸腾后，将铝块迅速投入量热器中，并不断搅拌，此
时水温不断升高，记下平衡温度，即为终温t。 6. 根据公式求出 cx。
用外推法确定水的初温和末温
1. 步骤同前。
2. 步骤同前。
3. 量热器内筒装入适量的冷水，然后再加入适量的冰块，总量为250ml 左右。再用天平称出总质量m”，冰水混合的质量为：m1=m”-m2-m3。 等冰块熔化后，将温度计插入内筒观℃察温度变化。此时温度应在室温 以下。
忽略温度计吸收的热量，根据热交换定律：
1 2 3
得到：
cx
(c1m1
c2m2 c3m3 )(t m(t1 t)
t2)
实验仪器
量热器、天平、铝（铜）块、电炉、停表、搅拌器、冰块、温度计两支 （0-50.00℃ 和 0-100.0℃ 各一支）
温度计 绝热架
搅拌器
绝热盖 金属内筒
金属外 筒
量热器
量热器内筒置于绝热架上，外筒用绝热盖盖上，内外筒之间有绝热材料，内外筒间 热传导极少，热辐射和吸收热辐射也极少，可认为是孤立系统
实验步骤
1. 先将烧杯盛水置于电炉上加热，用天平称出铝块的质量m，用线 拴住铝块，投入烧杯中加热。
2. 用天平称出干的量热内筒质量 m2 和搅拌器质量 m3。 3. 用量杯盛水若250ml倒入量热器内筒，再用天平称出总质量m’(包
平衡温度为 t℃: cxm(t1 t)
铝块放出的热量： 1 c1m1(t t2 )
水吸收的热量： 量热器吸收的热量：
23
Байду номын сангаас
cc23mm23((tt
tt22
)
)
式中：
c x , m ——被测物体的比热容和质量 c1 , m1 ——水的比热容和质量
c2 , m2 ——量热器的比热容和质量
c3 , m3 ——搅拌器的比热容和质量
混合法测固体的比热容
实验目的
1. 掌握用混合法测固体的比热容 2. 了解外推法散热的修正原理
山东理工大学 物理实验中心
实验原理
比热容：一克质量的物质，温度每升高（或降低）1 所吸收（或放出） 的热量为该物质的比热容。单位：焦/（千克 度）。 混合法测固体的比热容：高温物体与低温物体在绝热容器内混合，高温物 体放出的热量将全部被低温物体吸收，最后达到同一温度（平衡温度）。 例： 质量为m克的铝块，温度 t1 ℃ ，迅速放到量热器内筒温度 t2 ℃ 的水中： 铝块：放热而降温 水，量热器和搅拌器：吸热而升温
G
A
BE
t (min)
外推法的散热修正原理及作图步骤
高温物体投入水中达到平衡时需要时间，量热器有部分热量传给外界 而耗散掉，因此实测终温不是理论计算中的终温。为减小误差，必须进行 修正，这种修正称散热修正。
在温度——时间坐标中，数据曲线如上图所示，AB段为外界供热冰水 温度上升阶段，CD段为高温物体投入稳定后向外散热温度下降部分。TB、 TC为水的实际初温与终温。 作图步骤：
在实测曲线BC间找一点G，过G作一垂直于坐轴的直线，它与AB和CD 的延长线交于E和F点，G的位置应使FGC和EGB所围的面积相等，TF、TE 分别为修正后水的终温和初温。 修正温度是将AB和CD向外延长得到，此方法称为外推法。
注意事项
1. 把铝块取出投入到量热器中时，动作要快，尽量不带水进去。 2. 实验前先认清温度计的刻度分布，读数准确、迅速。勿折断温度计。 3. 温度计插入量热器水中尽可能深一些，但不碰被测物。
4. 将温度计（0-50 ℃）插入内筒的冰水中，仔细观察温度变化，并每隔 一分钟记一次温度的读数。待水温升高到比室温低4 左右时，迅速 将铝块从沸水中取出投入量热器中，同时搅拌，
观察水温变化，每隔一分钟记一次 温度的读数。共计6-8分钟。
T℃
FC
D
5. 数据作图。外推出TF与TE ， 分别为修正后水的终温与初温。