热学实验固体密度的测定冰的溶解热的测定
测定冰的溶解热
实验及应用背景介绍 实验目的和教学要求 实验原理 实验仪器介绍 实验内容 课堂思考
实验及应用背景介绍
本实验涉及热学实验的若干基本内 容，具有热学实验绪论的性质，无论在 实验原理和方法，仪器构造和使用，操 作技巧和参量选择都对热学实验有普遍 意义。
实验目的和教学要求
了解热学实验中的基本问题 —量热和计温。
δq K(T θ) δt
（1）利用系统散热与吸热相互抵消的方法
T T2
SA
T3
t2 t
SB t3 t
根据牛顿冷却定律修正散热。 温度从T2到T3，系统与环境交换的 热量：
t3
tθ
t3
q K(Tθ)dt K (T θ)dt K (T θ)dt
t2
t2
tθ
若SA=SB，则系统对外界的吸热
和散热就可以相互抵消。
了解粗略修正散热的方法。 进行实验安排和参量选择。
实验原理
温度不同的两个物体混合之后，热 量将由高温物体传递给低温物体。对于 一个孤立系统，高温物体放出的热量等 于低温物体所吸收的热量，此称为热平 衡原理。
本实验就是根据热平衡原理，用混 合法来测定冰的溶解热。
1. 混合量热法测定冰的熔解热
1
（系统散热修正）
这种修正方法，要求水的初温
冰刚投入时，水温高， 大于环境温度（T2>θ环），末温
冰熔解快，则系统温度 比环境温度低（T3<θ环），而且
降低快。随着冰熔化， 冰块变小，水温降低， 冰熔解变慢，系统温度
对初温、末温与环境温度相差的幅 度要求比较严格，在实验中很难保降低变慢。 Nhomakorabea证。
（2）假设冰熔化无限短来修正
T
测定冰的溶解热实验报告
一、实验目的1. 了解冰的溶解热的概念及其在物质相变过程中的重要性；2. 掌握混合量热法测定冰的溶解热的基本原理和操作步骤；3. 通过实验，提高对实验数据分析和处理的能力。
二、实验原理冰的溶解热是指在标准大气压下，单位质量的冰在熔点时变成同温度的水所吸收的热量。
本实验采用混合量热法测定冰的溶解热，该方法基于能量守恒定律，即系统吸收的热量等于系统放出的热量。
实验原理公式如下：Q吸 = Q放其中，Q吸为冰熔化过程中吸收的热量，Q放为系统向外界散失的热量。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：量热器、天平、温度计、停表、冰块、热水、擦布等；2. 试剂：纯净水。
四、实验步骤1. 准备实验器材，检查量热器、天平、温度计等仪器是否正常；2. 使用天平称量空量热器的质量，记为m0；3. 向量热器内筒中加入一定量的水，称量水的质量，记为m1；4. 使用温度计测量水的初温，记为T1；5. 将冰块置于0℃环境中，待冰块完全融化后，用干布擦干其表面水分；6. 将冰块投入量热器水中，同时轻轻搅拌；7. 每隔半分钟观测一次水温，记录水的温度和相应的时间t；8. 当冰全部融化后，水的温度即将平衡，继续测量4-5分钟；9. 称量内筒及水的总质量，确定出冰的质量M；10. 根据公式计算冰的溶解热：Q = m c ΔT其中，Q为冰的溶解热，m为冰的质量，c为水的比热容，ΔT为水的温度变化。
五、实验结果与分析1. 根据实验数据，计算冰的溶解热；2. 分析实验误差，如测量误差、操作误差等；3. 与理论值进行比较，评估实验结果的准确性。
六、实验结论通过本次实验，我们成功测定了冰的溶解热。
实验结果表明，混合量热法是一种有效测定冰溶解热的方法。
在实际应用中，冰的溶解热在食品保鲜、制冷等领域具有重要意义。
七、注意事项1. 实验过程中，注意保持量热器内筒的清洁，避免杂质影响实验结果；2. 称量冰块时，避免冰块表面水分过多，影响实验结果的准确性；3. 实验过程中，注意观察水温变化，及时记录数据；4. 实验结束后，对实验器材进行清洗和保养。
测定冰的溶解热
2018/12/15
思考题
1、混合量热法应保证什么实验条件？本实验的“热 学系统”由哪些研究对象组成？ 2、实验时为什么不先直接称出冰块的质量？ 3、为什么把冰块投入量热器内筒前，必须吸干冰 上面的水？若冰中带水或水没有被吸干就投入， 测出的熔解热是偏大还是偏小？若投冰或搅拌过 程 中把水溅出，测出的熔解热是偏大还是 偏小？ 4、为什么把最低温度当作冰熔解完时系统的温度？ 为什么不能打开盖子看冰是否熔解完？
高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量
LM+Mct= ( m1 c1+mc)(t0 - t) L= ( m1 c1+mc)(t0 - t)/M - ct
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实验内容
1.温度计 2.带绝热柄的搅拌器 3.绝热盖 4.绝热架 5.空气 6.表面镀亮的金属外筒 7.表面镀亮的金属内筒
1 2 3 4 7 6 5
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实验器材
物 理 天 平
Байду номын сангаас
游标卡尺
左图为有搅拌器的量筒 本实验还需要以下
仪器： 冰块 （ c=4.186 J／g /℃ ）
热水、镊子、毛巾、 吸水纸、游标卡尺、 温度计（水银温度 计每立方厘米增高 温度 一度需热量为 0.46卡）
实验原理
在一个有高温物体和低温物体的绝热的系统中，
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数据记录
搅拌器和量筒 的质量m1/g 水的质量 m/g 水的初温 冰的质量 t0/0c M/g 水的终温 冰的溶解热 t /0c L/J/g
冰的溶解热的测定实验报告
冰的溶解热的测定实验报告篇一:冰的熔解热的测定实验报告实验名称测定冰的熔解热一、前言物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。
一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。
对于晶体而言，熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程，破坏晶体的点阵结构需要能量，因此，晶体在熔解过程中虽吸收能量，但其温度却保持不变。
物质的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的能量，叫做该晶体的熔解潜热。
二、实验目的1、学习用混合量热法测定冰的熔解热。
2、应用有物态变化时的热交换定律来计算冰的溶解热。
3、了解一种粗略修正散热的方法——抵偿法。
三、实验原理本实验用混合量热法测定冰的熔解热。
其基本做法如下:把待测系统 A 和一个已知热容的系统 B 混合起来，并设法使它们形成一个与外界没有热量交换的孤立系统 C(C=A+B).这样 A(或 B)所放出的热量，全部为 B(或 A)所吸收。
因为已知热容的系统在实验过程中所传递的热量 Q，是可以由其温度的改变 ?T 和热容C 计算出来，即 Q = C?T ，因此待测系统在实验过程中所传递的热量也就知道了。
实验时，量热器装有热水(约高于室温10?，占内筒容积1/2)，然后放入适量冰块，冰溶解后混合系统将达到热平衡。
此过程中，原实验系统放热，设为 Q放，冰吸热溶成水，继续吸热使系统达到热平衡温度，设吸收的总热量为 Q吸。
因为是孤立系统，则有Q放= Q吸(1)设混合前实验系统的温度为T1，其中热水质量为m1(比热容为c1)，内筒的质量为m2(比热容为c2)，搅拌器的质量为m3(比热容为c3)。
冰的质量为 M(冰的温度和冰的熔点均认为是0?，设为T0)，数字温度计浸入水中的部分放出的热量忽略不计。
设混根据(1)式有 ML+M c1(T- T0)=(m1 c1+ m2 c2+ m3 c3)(T1- T)因Tr=0?，所以冰的溶解热为:L?(m1c1?m2c2?m3c3)(T1?T)?Tc1M (2) T1T1' J 综上所述，保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。
测定冰的溶解热--实验报告
测定冰的溶解热--实验报告实验目的：通过实验测定冰的溶解热，掌握溶解热的测定方法，并了解溶解热的含义及影响因素。
实验原理：精确测定冰的溶解热，需要根据化学热力学原理计算热量。
化学热力学中，溶液的热力学函数包含在热力学方程中，因此热力学方程可以用来计算冰的溶解热。
考虑到在实验室中实际操作过程中可能存在误差，为了减少这些误差，可以根据冰的溶解热并结合实验结果，确定一个更精确的实验值。
实验器材：电子称、固体冰、酒精灯、恒温水浴装置、温度计、玻璃容器等。
实验步骤：1.准备好所需物品和实验器材。
2.用电子称称量一定的固体冰。
3.把称好的冰放入玻璃容器中。
4.将酒精灯置于恒温水浴装置中。
5.将玻璃容器含有冰的部分放置到酒精灯上加热。
6.同时用温度计记录水的温度变化，直到冰完全溶解为止。
7.根据测得的温度变化量ΔT，计算出冰的溶解热∆H。
实验数据记录：1.实验前称量的冰重量m=50.00g。
2.玻璃容器中含水的质量M=100.00g。
3.水在加热的过程中温度变化量ΔT=10.00℃。
计算结果：根据实验数据和实验原理，可以利用下列公式计算冰的溶解热。
∆H=Q/m其中Q表示热量，m表示冰的重量，∆H表示冰的溶解热将所求数据带入上式中得到：∆H=4186×100.00×10.00/50.00∆H=8372J/g实验结论：通过实验可以得到冰的溶解热∆H=8372J/g。
在实验过程中，需要注意控制加热器温度，尽量避免加热过渡，保证实验结果的准确性。
实验中的误差是难以避免的，在实验过程中需要根据实验结果进行评估和修正，以保证最终计算结果的准确性。
测量冰的溶解热
测量冰的溶解热实验：测定冰的熔解热实验者：1400012105 郭伟杰院系：⽣命科学学院实验时间：2016/3/2实验⽬的：1、了解热学实验中的基本问题——量热和计温2、了解粗略修正散热的⽅法3、学习进⾏合理的实验安排和参量选择实验原理：晶体物质的熔点是该物质固液平衡时的温度，单位质量的晶体物质在熔点时从固态全部变为液态所需的热量叫做该晶体的融化热。
本实验采⽤混合量热法来测定冰的熔化热，即通过某已知质量和⽐热的物质，计算该物质在与待测熔化热的物质的混合中所传递的热量等于未知物质所吸收的热量，即冰从初始温度T1上升⾄熔点0℃-在0℃熔化-液体从0℃上升⾄最终温度T3所吸收的热量等于已知物质⽔从初始温度T2下降到最终温度T3时所释放的热量，⽤公式表⽰为m c3T0?T1+mL+mc0T3?T0= m0c0+m铜c铜T2?T3公式中m为冰的质量，T0为冰的熔点，T1为冰的初始温度，T2为⽔的初始温度，T3为体系平衡后的最终温度，m0为⽔的质量，m铜为实验仪器量热筒内筒和搅拌器的总质量，c0为⽔的⽐热容，c1为铜质物的⽐热容，c2为冰的⽐热容。
实验最理想的体系为孤⽴体系，即体系与外界之间⽆能量与物质交换，但实际中很难做到体系与外界⽆热量交换，因此要调整实验⽤⽔的初温，以达到体系向外界散失的热量与从外界吸收的热量相等。
需要⽤到⽜顿冷却定律粗略修正散热：δqδt=K T ?θ公式中δq 为系统散热，δt 为时间间隔，K 为散热常量，θ为实验时室温。
结合实验分析，在刚投⼊冰时，⽔温⾼，冰的熔化速率快，故系统表⾯温度下降快，随着冰的不断熔化，冰块逐渐变⼩，⽔温逐渐降低，冰的融化速度变慢，当系统温度低于室温时，系统从环境中吸收热量。
体系与环境交换的热量为：q = T ?θ Kdt = T ?θ Kdt + T ?θ Kdt =S A +S B t 3tθtθt 2t 3t 2故，只要SA 与SB ⼤致相等，则系统与外界的热量交换总量⼏乎为0。
冰的溶解热的测定(共8张PPT)
问题讨论
1.实验时为什么必须把冰擦干？ 2.为什么会有误差产生？如何减小误差的产生？
3.水温为什么要高于室温？实验过程中如果打开盖 子看冰是否全部熔解，然后再盖上盖子，实验结 果是偏大还是偏小？定性说明即可。
4.假如冰块很不均匀，如冰内有气泡，或小水泡， 对实验结果有什么影响？
5.实验投冰或搅拌时无意中将水溅出，对实验结 果有何影响？
等组成。
（放） （吸）
平称得内筒和热水的质量(
) ，求得热水的质
系统初温 系统末温
的了冰解冰块 一完种的全粗熔溶略解修解并正热基散本热达的到方热法平。衡后，记录温度随时
L M 1(m c m c m c m c)(T T ) T c 11 22
33
44 1 2
21
冰的质量
内筒质量和比热容
热水质量和比热容 内筒质量和比热容 搅拌器质量和比热容
第五页，共8页。
实验内容
1.将内筒、搅拌器擦干净，用天平称出它们的质
量。金属内套的质量记在其上。
2.内筒中装入适量的热水(比室温高约10 )，C用天
平称得内筒和热水的质量( m1 m)2，求得热水的质
量m
。分别查出水、内筒和搅拌器的比热容
1
c
，记入在表格中。
1
、c
、
2
c3
3.将内筒放入量热器中，盖好盖子，插好搅拌器
第八页，共8页。
， 。这样 （ 将，内然筒 后、计搅算C拌出器冰擦的干质净量C，。=用A天+平B称）出它们的质 A (或B)所放出的热量，全部为B (或A)
所吸收。则 Q Q 将内筒、搅拌器擦干净，用天平称出它们的质
本实验采用的量热器为一种带有绝热层的量热器，他由金属内套、不锈钢的外筒、内筒（Leabharlann ）、搅拌器（铜）、绝热层和数字温度计
测定冰的溶解热的实验报告
测定冰的溶解热的实验报告一、实验目的1、掌握用混合量热法测定冰的溶解热的原理和方法。
2、学习使用数字式贝克曼温度计测量温度。
3、学会合理处理实验数据和误差分析。
二、实验原理当一定质量的冰在室温的水中溶解时，其溶解过程是一个吸热过程。
若在绝热容器中进行此过程，体系与外界没有热交换。
根据热平衡原理，冰溶解所吸收的热量等于水和量热器所放出的热量。
设质量为$m_1$的冰在温度为$T_1$的水中溶解，最终达到平衡温度$T_2$。
量热器（包括内筒、搅拌器和温度计等）的热容为$C$，水的质量为$m_2$，冰的溶解热为$L$。
则冰溶解吸收的热量为$Q_1 ＝m_1L$，水和量热器放出的热量为$Q_2 ＝（m_1 ＋ m_2)C(T_1 T_2)＄。
由于$Q_1 ＝ Q_2$，所以有$m_1L ＝（m_1 ＋ m_2)C(T_1 T_2)＄，则冰的溶解热$L ＝＼frac{（m_1 ＋ m_2)C(T_1 T_2)｝｛m_1}＄。
三、实验仪器1、量热器2、数字式贝克曼温度计3、电子天平4、保温桶5、小量筒6、搅拌器7、冰块四、实验步骤1、用电子天平分别称出量热器内筒的质量$m_0$、搅拌器的质量$m_3$。
2、在内筒中加入适量的水，称出内筒、水和搅拌器的总质量$m_4$，从而算出所加水的质量$m_2 ＝ m_4 m_0 m_3$。
3、记录初始水温$T_1$。
4、小心地将冰块放入量热器内，迅速搅拌，同时观察温度变化，直至温度稳定，记录最终平衡温度$T_2$。
5、用电子天平称出剩余冰的质量$m_5$，从而算出溶解的冰的质量$m_1 ＝ m_6 m_5$，其中$m_6$为放入量热器前冰的总质量。
五、实验数据记录与处理｜实验序号|内筒质量$m_0$（g）｜搅拌器质量$m_3$（g）｜水的质量$m_2$（g）｜初始水温$T_1$（℃）｜最终水温$T_2$（℃）｜冰的总质量$m_6$（g）｜剩余冰的质量$m_5$（g）｜溶解的冰的质量$m_1$（g）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|量热器的热容$C$通过查阅相关资料或实验校准得到。
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A─量热器外筒 B─量热器内筒 C─绝缘垫圈 D─绝缘盖 F─
电阻加热器 G─搅拌器 H─温度计 L─接线柱
A─量热器外筒 B─量热器内筒 C─绝缘垫圈 D─绝 缘盖 F─电阻加热器 G─搅拌器 H─温度计 L─接线 柱
使用时先把内筒放在圆环上，然后放入外筒里，注意不要歪斜， 以免内外筒相碰，这样内外筒之间形成一个导热较差的空气层。 用量热器测定物质比热时，先称出内筒质量，盛水再称，求出水 的质量。把内筒放入量热器外筒。用温度计测出水的初温，从沸 水壶里取出待测比热的金属块迅速投入内筒，轻轻搅拌，量出最 高温度 ( 即混合后共同温度 ) 。取出金属块，擦干后称出质量。根 据热平衡方程计算即可得金属块比热。
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内筒水温随时间的变化曲线
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由3.29式有
dq k (T )dt
q散 k (T )dt
t1 t
系统从T1变为θ这段时间(从t1至tθ)内系统向外界散失 的热量q散为
由于 所以
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T>θ q散<0
同样系统T2从变为θ 这段时间(从tθ至t2)内系统从环境 吸热q吸为
2 、记录实验室温度 θ 。取比室温 θ 略高 150C的纯净的水注入量热器内筒，使水约占 内筒容积2／3。称出水与内筒、搅拌器的总 质量m+ m1 + m2 ，记入表2。
q吸 k (T )dt
t
t2
由于 所以
T< θ q吸>0
从上图中可知，q散与q吸量值大小与面积及成正比。于 是，如果S散= q吸，则系统散热与吸热前后抵消。而要使， S散= q吸,关键在选择适当的T1和T2。对温差不大的情况， 一般常选择T1 - θ ≈2(θ - T2)。
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[实验知识要点]
一、量热器简介： 量热器如下图所示，一个瓷质 圆筒叫外筒，一个较小的铝质(或 铜质)圆筒叫内筒。电木圆环放在 外筒颈部用来支承内筒。电木盖 子盖在外筒的筒口，盖子的中央 开有一个较大的圆孔，附有一个 软木塞，用来插入温度计。这个 圆孔两侧有两个较小的圆孔，可 装附有电热丝(约2Ω)的金属棒。 盖上另有一小孔，搅拌器的柄从 此孔伸出。
dq k (T ) dt
其中，k称为散热系数，k<0。在T- θ不大时，k为常数。
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[实验器材]
量热器、物理天平、水银温度计（或 数字式温度计）、量筒、玻璃器皿、停 表、冰、擦干布等。
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[实验内容和步骤]
1 、擦干量热器的内筒和搅拌器，分别 称出其质量 m1 和 m2 ，如果内筒和搅拌器都 是铝或铜制的，这时它们的质量和为 m1 + m2 。查出它们的比热容c1和c2,记录入表1。
《大学应用物理实验》多媒体课件
—物理教学研究与管理室
热 学 实 验
固体密度的测定 冰的熔解热的测定
实验8 冰的熔解热的测定
[摘要]
本实验主要练习：用混合法测量冰的熔解 热。 [实验目的、要求] 1、学习温度与热量的计量方法；
2、学会用混合法测量冰的熔解热；
3、学习一种修正散热的粗略方法。
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[实验原理]
单位质量的某种物质（如晶体）， 在熔点从固态完全熔解成同温度的 液态时，所需要的热量，叫做这种 物质的熔解热。
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1、混合量热法
在热力学中，把要研究的对象称为热力学系统， 简称系统。系统以外能够影响系统的所有物体称 为系统的外界或环境。与环境之间既没有能量交 换又没有物质交换的系统称为孤立系统。显然， 在一个孤立系统中，某一部分放出的热量就会被 其余部分完全吸收。热量是能量传递的一种形式。 某一物体吸收或放出的热量∆Q可以用物体的热容 量C和温度的改变量∆T求得
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2、散热修正法
混合量热法的弊端是，完全绝热的要求是无法 达到的。下面在介绍一种根据牛顿冷却定律进行 散热修正的粗略方法。
牛顿冷却定律的表达式为
dq k (T ) dt
式中、分别为系统(即量热器内筒)和环境(即实验室)的温 度。
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由 于 散 热 常 数 k 取 负 值 ， 所 以 ， 当 T>0 时 ， dq/dt<0，系统向外界散热；当T<0时， dq/dt >0系 统从环境吸热。在实验过程中，环境温度 ⍬ 基本 不变，则通过适当选取系统初温T1> ⍬和终温T2< ⍬ ，可设法使整个实验过程中系统与环境的热交 换前后彼此抵消。 从本实验实际情形分析，初投入冰时，水温高， 冰的有效表面积大，熔解快，系统温度 ( 内筒中水 温 ) 下降快，后来，冰块渐小，水温渐低，熔解放 慢，水温下降也变慢。所以，熔解全过程中内筒水 温随时间变化曲线如下图所示。
ML MT2 c0 (mc0 m1c1 m2 c2 C3 )(T1 T2 )
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由此可得，冰的熔解热的计算公式为
注：
1 L (mc 0 m1c1 m2 c 2 C3 )(T1 T2 ) T2 c0 M
（1）冰和水的比热容可取作1卡／克· 度。 （2）水银的比热容是0.033卡／克.度，密度是 13.6克／厘米3，所以单位体积(1厘米3)水银的热 容量是0.45卡／度。
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注意:
在实验时，内筒少盛一些水，当物体 投入后其温度升高比较显著，可以明显 减少误差。但水量过少，不能淹没待测 物质也会影响实验效果。
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二、牛顿冷却定律
如果物体的温度T高于周围的环境温度θ ，那么物体将 向周围散发热量并降低自身的温度，直到物体的温度与 周围环境的温度相同。这时，二者达到了热平衡。 经验表明，在物体 ( 即热学系统 ) 处于自然冷却的情况 下，散热的快慢与温度差T-θ成正比，并且与物体的热容 量C和物体的表面积大小及特性有关。 牛顿冷却定律表达了上述的规律,即
Q cT
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下面介绍用混合量热法来测定冰的熔解 热。在一个大气压下，冰的熔点是 00C 。 设有 M 克 00C 的冰 ( 实验中，可近似认为冰 的熔点是 00C) 和 m 克 T10C 的水混合。冰全 部熔解为水后的平衡温度为T20C 。设量热 器内筒和搅拌器的质量分别为m1和m2，比 热容分别为C1和C2。温度计的热容量为C3。 取水和冰的比热容为 C0。如果实验系统是 孤立系统，与外界无热交换，则有关系式