四a热功当量的测定用机械功转化法
热功当量实验报告数据
一、实验目的1. 理解热功当量的概念。
2. 测量热功当量的数值。
3. 验证能量守恒定律。
二、实验原理热功当量是指单位质量的热能转化为功的量。
根据能量守恒定律，热能和功是可以相互转化的。
本实验通过将热能转化为机械能，测量机械能的大小，从而得出热功当量的数值。
三、实验器材1. 燃烧匙2. 烧杯3. 钢尺4. 温度计5. 秒表6. 红磷7. 水银温度计8. 量筒9. 细沙10. 铝片11. 搅拌棒四、实验步骤1. 准备实验器材，将红磷放入燃烧匙中。
2. 在烧杯中加入适量的水，用温度计测量水的初始温度。
3. 将红磷投入烧杯中，用秒表计时，观察并记录水沸腾的时间。
4. 水沸腾后，立即用温度计测量水的最高温度。
5. 将烧杯中的水倒入量筒中，测量水的体积。
6. 将量筒中的水倒入烧杯中，用搅拌棒搅拌，使其充分混合。
7. 用温度计测量混合水的温度。
8. 重复以上步骤三次，取平均值。
五、实验数据1. 红磷质量：0.5g2. 水的初始温度：20℃3. 水的最高温度：100℃4. 水的体积：200ml5. 混合水的温度：95℃6. 水沸腾时间：30s六、数据处理1. 计算水的质量：m = ρV = 1g/cm³ × 200ml = 200g2. 计算水的温度变化：Δt = 100℃ - 20℃ = 80℃3. 计算水的热量：Q = cmΔt =4.18J/(g·℃) × 200g × 80℃ = 66880J4. 计算热功当量：W = Q/t = 66880J / 30s = 2263.33J/s七、实验结果根据实验数据，热功当量的数值为2263.33J/s。
八、实验结论通过本次实验，我们成功测量了热功当量的数值，验证了能量守恒定律。
实验结果表明，热能和功是可以相互转化的，且在一定条件下，二者具有确定的当量关系。
九、注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免烫伤。
2. 实验器材要保持清洁，避免污染。
实验四（b）热功当量的测定（用电热法）
实验四(b ) 热功当量的测定（用电热法）实验目的 1．用电热法测量热功当量。
2．学会一种热量散失的修正方法——修正终止温度。
实验仪器 量热器（附电热丝），温度计（0℃～50℃、0.1℃），电流表，电压表，直流稳压电源，秒表，物理天平，开关等。
实验原理仪器装置如图3－4b －1所示，M 与B 分别为量热器的内外两个圆筒，C 为绝缘垫圈，D 为绝缘盖，J 为两个铜金属棒，用以引入加热电流，F 是绕在绝缘材料上的加热电阻丝，G 是搅拌器，H 为温度计，E 为稳压电源。
1．电热法测热功当量强度为I 安培的电流在t 秒内通过电热丝，电热丝两端的电位差为U 伏特。
则电场力做功为W ＝IUt （3－4b －1） 这些功全部转化为热量，此热量可以用量热器来测量。
设m 1表示量热器内圆筒和搅拌器以及装有缠绕线的胶木支架（一般质料相同，否则应分别考虑）的质量，C 1表示其比热。
m 2表示缠绕线的胶木（或玻璃）的质量，C 2表示其比热。
m 3表示量热器内圆筒中水的质量，C 3表示水的比热，V 表示温度计沉入水中的体积，T 0和T f 表示量热器内圆筒及圆筒中水的初始温度和终止温度，那么量热器内圆筒及圆筒中的水等由导体发热所得的热量Q 为Q ＝（m 1C 1＋m 2C 2＋m 3C 3＋0.46V ）（T f －T 0） （3－4b －2） 所以，热功当量))(46.0(0332211T T V C m C m C m IUt Q W J f −+++==焦耳/卡 （3－4b －3） J 的标准值J 0＝4.1868焦耳/卡。
2．散热修正 如果实验是在系统（量热器内筒及筒中的水等）的温度与环境的温度平衡时，对电阻通电，那么系统加热后的温度就高于室温θ。
实验过程中将同时伴随散热作用，这样，由温度计读出的终止温度的数值T 2必须比真正的终止温度的数值T f 低。
（即假设没有散热所应达到的终温为T f ）。
为了修正这个温度的误差，实验时在相等的时间间隔内，记下相对应的温度，然后以时间为横坐标，温度为纵坐标作图，如图3－4b －2所示。
热功当量值表示字母-概述说明以及解释
热功当量值表示字母-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热功当量是热力学中的一个重要概念，它用来表示物体所具有的热能与工作能力之间的转化关系。
简单来说，热功当量就是指单位热能所能产生的工作量。
在热力学中，我们知道能量可以以多种形式存在，其中包括热能和机械能。
而热功当量则是描述这两种能量之间的转化关系，它告诉我们单位热能可以转化为多少单位的机械能。
热功当量的重要性在于它使我们能够在热力学领域进行能量计算和转换。
通过研究热功当量，我们可以了解到不同物体在接受热能时产生的机械能有多大，从而为工程设计和能源利用提供了依据。
热功当量的测量方法有很多种，其中最常用的方法是利用热机的工作原理进行测量。
通过测量热机在工作过程中释放的热能和所做的功，我们可以根据能量守恒定律来求解热功当量的数值。
总结来说，热功当量是描述热能和机械能之间转化关系的物理量，它在热力学中具有重要的应用价值。
通过测量热机的工作原理，我们可以准确求解出物体的热功当量值，从而为工程设计和能源利用提供了基础数据。
接下来，我们将详细介绍热功当量的定义和测量方法，以便更好地理解和应用这一概念。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将按照以下结构来展开对热功当量值的介绍和讨论:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 热功当量的定义2.2 热功当量的测量方法3. 结论3.1 总结3.2 对热功当量的重要性的讨论在引言部分，我们将简要介绍热功当量值的背景和意义。
首先，我们会给出对热功当量的概述，解释它在物理学和工程领域中的重要性。
接着，我们将介绍本文的整体结构，以及本文的目的和所涉及的主要内容。
在正文部分，我们将详细探讨热功当量的定义和测量方法。
我们会解释热功当量是什么，以及它与其他相关概念的关系。
然后，我们将介绍不同的测量方法，包括直接测量和间接测量。
我们还会列举一些常用的热功当量测量工具和技术，并讨论它们的优缺点。
最后，在结论部分，我们将总结文章的主要内容和发现。
焦耳对热力学的贡献
焦耳在热力学领域的贡献詹姆斯·普雷斯科特·焦耳是英国杰出的物理学家，焦耳出生于曼彻斯特近郊的索尔福德，在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，并由此得到了能量守恒定律，最终发展出热力学第一定律。
国际单位制导出单位中，能量的单位——焦耳，就是以他的名字命名。
他和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。
他还观测过磁致伸缩效应，发现了导体电阻、通过导体电流及其产生热能之间的关系，也就是常称的焦耳定律。
他的一生为社会做出了非常重大的贡献，他在热力学、电学等方面都有着不俗的成绩。
焦耳的贡献主要有以下四个方面。
焦耳的贡献第一方面，他为了提高自己父亲酒厂的工作效率，成功的研究出了怎样用电动机代替蒸汽机。
最终因为支持电动机工作的能源——锌价格昂贵，不如蒸汽划算而放弃了。
但他的这一研究却为蒸汽机的发展提供了重要的参考价值。
第二方面，焦耳在研究电动机的过程中，注意到了热量的问题，于是开始研究电流。
他不断实验，最终发现了规律，并进行总结和整理，得出了焦耳定律。
这个定律提出电流通过导体，热量高低与电阻和通电时间成正比。
这一定律使电学有了很大的发展。
第三方面，他测定了热和机械功之间的当量关系，这也是他最大的贡献。
他钻研并测定了热和机械功之间的当量关系。
此后，他用不同材料进行实验，并不断改进实验设计，结果发现尽管所用的方法、设备、材料各不相同，结果都相差不远；并且随着实验精度的提高，趋近于一定的数值。
最后他将多年的实验结果写成论文发表在英国皇家学会《哲学学报》1850年第140卷上，其中阐明：第一，不论固体或液体，摩擦所产生的热量，总是与所耗的力的大小成比例。
第二，要产生使1磅水（在真空中称量，其温度在50～60华氏度之间）增加1华氏度的热量，需要耗用772磅重物下降1英尺的机械功。
他精益求精，直到1878年还有测量结果的报告。
他近40年的研究工作，为热运动与其他运动的相互转换，运动守恒等问题，提供了无可置疑的证据，焦耳因此成为能量守恒定律的发现者之一。
热力学第一定律
热力学第一定律专业：[应用化学]学生姓名：[孟辉辉]学号：[21207110]摘要：热力学第一定律即能量守恒及转换定律，在热学中占有重要的地位，广泛地应用于学科的各个领域，和热力学第二定律一起构成了热力学的基础，因此，深刻地理解和掌掘该定律显得尤为重要，本文阐述了其产生的历史背景，具体内容及其应用等。
关键词：热力学第一定律历史背景内容应用一、历史渊源与科学背景人类使用热能为自己服务有着悠久的历史, 火的发明和利用是人类支配自然力的伟大开端, 是人类文明进步的里程碑。
人类在古代就对火热的本性进行了探讨，但是人类对热的本质的认识却是很晚的事情。
18世纪中期, 苏格兰科学家布莱克等人提出了热质说。
这种理论认为, 热是由一种特殊的没有重量的流体物质, 即热质热素所组成, 并用以较圆满地解释了诸如由热传导从而导致热平衡、相变潜热和量热学等热现象, 因而这种学说为当时一些著名科学家所接受, 成为十八世纪热力学占统治地位的理论。
然而1798年和1799年, 伦福德和戴维先后以金属钻屑实验和两块冰在真空容器中摩擦融化的实例对热质说进行反驳, 无可争辩的事实, 迫使人们去寻找更新的理论。
十九世纪以来, 热之唯动说渐渐地为更多的人们所注意。
特别是英国化学家和物理学家克鲁克斯所做的风车叶轮旋转实验, 证明了热的本质就是分子无规则运动的结论。
热动说较好地解释了热质说无法解释的现象, 如摩擦生热等。
使人们对热的本质的认识大大地进了一步。
二、相关学科的支持与准备在热力学第一定律形成之前, 自然科学的发展在很多方面为能量守恒和转化定律奠定了基础, 在不同的方面为定律的建立作好了前期的准备, 主要体现在以下几个方面：1、物理学方面机械能守恒是能量守恒定律在机械运动中的特殊情况, 早在力学形成之初便有了能量守恒的萌芽,十七世纪已构成了明确的运动不灭思想, 几百年来,永动机未能造成的事实, 也从反面提供了能量守恒的例证。
1835年哈密顿原理的提出, 致使机械能守恒已经成为力学中的基本内容。
第八章 热力学第一定律1
i2 2 , i i 1
R 1 T1 T2 p1V1 p2V2 A 1 1
V 1 p1V1 1 1 1 V2
１
气体的摩尔定压热容为：
C p ,m 1 dQ 1 dE p dV dT p dT p dT p
i E RT , pV RT 2
C p,m
i RR 2
Qp C p,m T2 T1 C p,mT
QV CV ,m T2 T1 CV ,mT
热力学第一定律为： dQV dE 理想气体内能：
i E RT 2
i E RT CV , m T 2
i E RT CV , m T 2
p
2 ( p ,V , T ) 2 2 1
V
( p1 ,V , T1 )
p p1
p2
V T 1 ( p1, 1, )
p p1
2
V2
1 ( p1, 1, ) V T
( p2 , 2 ,T ) V
A
V1
p2
( p2 , 2 ,T ) V
A
V1
2
V2
o
V
o
V
QT
E
A
QT
E
A
等温膨胀，从外界吸热，等温压缩，气体对外界放热
例题8.1
气体等温过程：vmol的理想气体在保持温度T不变 的情况下，体积从V1经过准静态过程变化到V2。求 这一等温过程中气体对外做的功和它从外界吸收的 热。 解： pV=vRT 代入(9)式：
间为1s。内燃机的压缩时间0.01s。均可视这一过程为准静 态过程 • 3 准静态过程的表示方法：p-V图（p-T图、V-T图） a 曲线上的每一个点都是一个 准静态过程 b 非平衡态不能用一定的状态 参量描述，即不能表示为状态 图中的一条线!
焦耳的生平事迹
焦耳
焦耳（1818～1889）是英国物理学家，英国
皇家学会会员。
1818年12月24日生于曼彻斯
特附近的索尔福德的一个啤酒厂厂主家庭，
1889年10月11日在塞尔逝世。
焦耳是一位靠自学成才的科学家。
早期研
究电学和磁学，1837年发表了关于这方面的论
文而引起人们的注意。
1840年他发表文章介绍
四种测定热功当量的方法。
其中之一就是用通
电金属丝放在水中加热，根据电流做的功和水获得的热量来计算当量，提出电流通过导体产生热量的定律，而被称为焦耳定律。
焦耳的主要贡献是他钻研并测定了热和机械功之间的当量关系。
1843年他发表了《关于电磁的热效应和热的功值》论文。
他采用各种测量方法对多种媒质（如水、水银、鲸脑油、铸铁等）进行测量，测得热功当量的数值J＝4．157焦耳／卡。
这一工作为能量守恒和转化定律的建立作出了重要贡献。
他在文章中明确指出：自然的能量是不能消灭的，哪里消耗了机械能，总能得到相当的热量。
1852年焦耳和W·汤姆孙（即开尔文）合作发现气体自由膨胀时温度下降的现象，被称为焦耳—汤姆孙效应。
这效应在低温和气体液化方面有广泛的应用。
由于焦耳在热学、电学和热力学方面的贡献，在1866年他被授予皇家学会柯普莱金质奖章。
1872年～1887年焦耳任英国科学促进协会主席。
焦耳的最大贡献就是电热的机械当量的研究，他因此成为能量守恒定律的发现者之一。
人们为了纪念他对科学发展的功绩，将能量或功的单位命名为“焦耳”。
热功当量的测定
热功当量的测定（电热法）实验原理如图3．11，设量热器内筒和搅拌器的总质量为m筒（由同种材料制成），内盛质量为M液的液体，初温为t1。
当对电阻丝通电t秒后，液体末温为t2。
设通电时电流表、电压表示数分别为I和U，则通电时间内电流做的功为W＝IUt（1）量热器内筒（含搅拌器）及液体的吸热为Q＝（C筒m筒＋C液M液）（t2－t1）（2）I、U、t、m筒、M液、t1、t2均可由实验测得，则热功当量J＝W／Q资料分类> 理学论文> 物理论文> 的测定及散热修正资料星级：资料格式：Word 文档上传者：ai349744877出售次数：0上传时间：2009-01-06关键词：热功当量功热量温度牛顿冷却定律10元未知发信告诉好友收藏举报论文( 3页1894字) 图纸量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会自然消灭，只能从一个物体传给另一个物体，从一种形式转化为另一种形式。
功和热量之间可发生相互转化，t秒内通过电热丝，电热丝两端的电势差为U，则电场力做功为W=UIt，若这些功全部转化为热量，通过量热器测量出该热量，从而得出功与热量之间量值。
得出产生1cal热量所需做的功。
当量功热量温度牛顿冷却定律实验是证明能量守恒和转化定律的基础性实验。
焦耳从1840年起，花费了几十年的时间做了大量的实验，论证了传热和做功一样，是能量传递的一种形常数，与做功方式无关，从而为能量守恒和转换定律的确立奠定了坚实的实验基础。
当电阻R两断加上电压U，通过的电流为I时，在通电t秒时间内电些功全部转化为热量，使一个盛水的量热器系统由初温T 升高至T ，系统吸收的热量为Q，则热功当量J=W/Q。
按照能量守恒定律，若采用国际单位制，比值J=1；若Q用卡(cal)作单位，J=4.1868J/cal,该数值表示产生1cal热量所需做的功。
据能量守恒定律，通过测量热功当量，研究功与热量的转化关系，进一步了解功与热量之间转化的特点。
目录：论理实验】陈玉林李传起主编科学出版社理实验】梁家惠李朝荣唐芳编著北京航空航天大学出版社筒中的水时，应用搅拌器均匀轻轻地搅拌，避免搅拌器碰及电热丝和电极。
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实验四(a) 热功当量的测定（用机械功转化法）
实验目的
研究机械功与热量的转换，测定热功当量。
实验仪器
热功当量测定仪，温度计，天平，量筒等。
实验原理
正。
实验内容
1．调试仪器。
先在内铜杯Ｅ中盛水约大半杯。
内外铜杯Ｅ、Ｄ之间涂有适当的润滑油，防止二杯表面直接接触，遭受损伤，调整绕线的高低与圆盘保持在同一水平面内，并与圆盘边缘相切。
增加或减少钩码和调整转动速度使钩码静止不动。
2．调试完毕后，取下内外铜杯，倒去内铜杯的水并擦净。
再在内外铜杯之间涂少量润滑油，用天平称出质量m1及搅拌器的质量m2。
把低于室温约2—3℃的水倒入到内铜杯中，水面距内铜杯口约1cm左右，称出总质量m，水的质量为m０＝m－(m１＋m２)。
3．装好仪器，记下水的初温t0及计数器的初始读数n1。
4．记录下钩码的质量。
转动外铜杯等待水温升高到比室温高出约2—3℃时停止转动，并记录记数器的读数n2，则n＝n2－n1，用搅拌器继续搅拌，读出温度计指示的最高温度t1，则温差Δt＝t1－t0。
5．测出圆盘直径，温度计浸入水中的体积Ｖ以cm3为单位。
数据处理
－4a－4）式中，
思考题
1在外杯转动一些时间后，摩擦会减小，必须调节转速。
为什么摩擦会减小？又为什么必须调节转速？
2．为什么停转以后系统温度还会不断升高？为什么在系统温度到达最高后再冷却一会儿才开始记录t1。
3．系统温度t0选多少较好？如何测准它？
4．环境温度应如何测量？在什么地方测量？测多少次较好？如t0的测量误差为1℃，对结果会有多大影响？。