实验电热法测量油品的比热容
比热容的测量实验报告
比热容的测量实验报告比热容的测量实验报告引言：热容是物质吸热或放热的能力，是热力学重要的物理量之一。
测量物质的比热容可以帮助我们了解物质的热性质以及热传导等相关现象。
本实验旨在通过测量不同物质的比热容，探究物质的热性质。
实验步骤：1. 实验器材准备：实验装置包括热水浴、温度计、热容器等。
2. 实验样品选择：选择不同材质的样品，如铝、铜、铁等。
3. 实验样品准备：将样品切割成相同的大小和形状。
4. 实验样品测量：将样品放入热容器中，并将热容器放入热水浴中。
5. 温度测量：使用温度计测量热容器内的温度，记录下初始温度。
6. 热平衡：等待一段时间，使热容器内的温度与热水浴的温度达到平衡。
7. 温度测量：再次使用温度计测量热容器内的温度，记录下终止温度。
8. 数据处理：根据实验数据计算样品的比热容。
实验结果：通过实验测量，我们得到了不同物质的比热容数据。
以铝、铜和铁为例，我们得到了如下结果：- 铝的比热容为0.897 J/g·℃- 铜的比热容为0.385 J/g·℃- 铁的比热容为0.449 J/g·℃讨论与分析：从实验结果可以看出，不同物质的比热容存在明显的差异。
铝的比热容最大，而铜和铁的比热容较小。
这是因为不同物质的原子结构和分子间的作用力不同，导致它们吸热或放热的能力不同。
此外，我们还可以观察到不同物质的比热容与温度的关系。
一般来说，随着温度的升高，物质的比热容会略微增加。
这是因为随着温度升高，物质内部的分子运动加剧，从而增加了物质吸热或放热的能力。
实验误差的分析：在实验过程中，可能存在一些误差，影响了实验结果的准确性。
以下是一些可能的误差来源：1. 温度测量误差：温度计的精度限制了我们对温度的准确测量。
2. 热量损失：在实验过程中，热量可能会通过热容器的壁面散失，导致实际吸热或放热量小于理论值。
3. 实验样品的不完全平衡：由于实验样品与热水浴的接触不完全，导致实验样品的温度与热水浴的温度不完全一致。
实验五 固体比热容的测量(电热法)
实验五 固体比热容的测量（电热法）金属是重要的固态物质，本文对固体物质比热容的测量重点介绍了金属比热容的测量，金属比热容是金属物质的重要特性,本文重点介绍电热法测量固体比热容。
【实验目的】1、掌握基本的量热方法——用量热器测热量法。
2、学习用电热法测固体的比热容。
【实验仪器】热学综合实验平台、量热器、待测钢球、测温探头【实验原理】固体比热容指单位质量的热容量，也是特定粒子电子、原子、分子等结构及其运动特性的宏观表现。
测量固体物质比热容对于了解固体物质性质，物质内部结构等都具有重要的意义，常用于测量固体物质比热容的方法有动态法、混合法、冷却法等。
金属是重要的固态物质，本书对固体物质比热容的测量重点介绍了金属比热容的测量，金属比热容是金属物质的重要特性,本实验重点介绍电热法测量固体比热容。
在量热器中加入质量为m 的待测物，并加入质量为0m 的水，如果加在加热器两端的电压为U ，通过电阻的电流为I ，通电时间为t ，则电流作功为：UIt A = （5-1）如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从1T ℃升高至2T ℃，则下式成立()()1201100T T c c m c m mc UIt -+++=ω （5-2）c 为待测物的比热容，0c 为水的比热热容，1m 为量热器内筒的质量，1c 为量热器内筒的比热容， 2m 为铜电极和铜搅拌器总质量，2c 为铜比热容。
由（5-2）式得()[]m c c m c m T T UIt c //0110012ω----= （5-3）为了尽可能使系统与外界交换的热量达到最小，在实验的操作过程中就应注意以下几点：1、不应当直接用手去把握量热筒的任何部分，不应当在阳光直接照射下进行实验。
比热容的测量 实验报告
个读数尚未达到动平衡状态。
E） 必须调节加热电压，使 30 秒内温升对应的温差电势增加约在
0.012-0.03mV 之间，即让 30 秒的温升约 0.2-0.5 度。如电势增量为负，
说明毫伏表输入端接反了，可调换极性或将所有读数值取相反的符号。
F） 在加热回路中接入开关，在测量开始时才通电加热，加热稳定后记录
和工作条件。
2. 测 4—6 组不同煤油质量的升温“曲线”
用 4—6 组不同质量的煤油* +和相应的加热功率*
+，分别测量
出温差
与时间 的对应数据（直接测量量为温差电势 U 和参考端
水箱内的温度） 。）每隔 30 秒读一次温差电势值。（
秒基本不影
响线性拟合结果的精密度。）注意事项如下： A） 首次煤油质量稍大于 0.25kg，或体积稍大于 300ml，以使加热丝没入煤
（）
记内外温差
，则（6）变为
（）
一般总是加热功率显著大于散热热流，即
，这时（7）式
左边可以作近似展开，展开后积分略去四次方以上的项可得
,
()
() ( )
()
-
(
)
（）
如果已知 的值，实验测出一系列时间 和温差
后，就可以
拟合出直线方程
()
( ) 的斜率
，进而可得
（） 4. 镍铬康铜热电偶（E 型）的温差电势公式 测量中，参考端温度（水箱水温） ( )变化不大，设其测量起始、结
所以
（）
√ ( )√ ( )
√( (
) )
（）
所以 图像如下：
1300 1200 1100 1000
900 800 700 600
实验5电热法测量油品的比热容
实验5 电热法测量油品的比热容――设计性实验（一）功和热长期被看作是互不相关的两个独立概念，直到伦福德提出“热本质上是一种运动”的观点后，才将两者联系起来。
后来焦耳做了大量的工作，测量了功转化为热量的数值即热功当量，使人们对功和热的关系有了更深刻的理解。
物质的比热容是量热学中的一个重要概念，特别是在新能源的开发和新材料的研制过程中有着广泛的应用。
由于散热因素多而且不易控制和测量，热学实验的精度往往较低，因此为了做好热学实验，必须学会分析产生各种误差的原因，找出改进的方法。
测量比热容有很多方法，如混合法、冷却法、电热法、比较法等。
本实验根据焦耳定律采用电热法测量油品的比热容。
【预习提示】本实验是设计性实验要求学生在进入实验室之前必须认真准备以下实验事项，并设计好实验方法和实验步骤：1．什么是物质的比热容？电热法测量液体比热容时需要直接测量哪些物理量？2．为了尽可能减少系统与外界的热量交换，实验中应采取哪些措施？3．实验中怎样准确测量液体的末温度？4.测量油品质量应在什么时间测量最佳？5.如何确定加热功率的大小？6.冷却油品需要多少时间为最佳？7.系统中吸收热量的有哪几部分？8.根据给定实验器材、实验原理提示和实验内容要求，设计出实验方法和实验步骤，拟定数据记录表格。
【实验目的】1．学会电流量热器的使用方法。
2．学习电热法测量液体比热容的基本原理和方法，巩固对热功当量和焦耳定律的理解。
3．了解热学实验中产生系统误差的主要因素，掌握减小或消除线性系统误差的对称测量法。
4．学会用电热法测量油品的比热容。
【实验内容与要求】1．必做内容（1）选择油品合适的初温和末温。
将盛油品的内筒放到冰箱内冷却至比室温低5～6℃，作为油品的初温T1。
7980 （2）根据已知数据（如内筒质量、油品质量、铜的比热容等）合理估算加热功率的大小，使加热时间为20~30分钟左右。
（3）加热过程中，每隔一定时间（约2分钟）记录一次电压和电流值。
实验四 液体比热容的测量(电热法)
实验四 液体比热容的测量（电热法）
本实验采用直接测量比热容的热方法，即电阻丝和待测物质直接接触。
输入的热量由电阻丝的电流供给，并由输入的电能测得，这种方法能使被传递热量的测量达到最高准确度，比热容的测定属于热技术和热物性测定范畴的热实验。
由于热现象的普遍性和热应用的重要性，从18世纪中期蒸汽体的发明到现在新能源、新材料的开发和研制，生命科学、生物工程、航天技术等许多领域中热实验都占有很重要的地位。
很多新材料并非在手册中能查到，需要自己动手测量。
因此这类实验对于培养和提高学生参考加工程实验和从事科学研究的能力具有重要作用。
【实验目的】
用电热法测定液体的比热容。
【实验仪器】
热学综合实验平台、电加热量热器、测温探头
【实验原理】
1、量热器中装有质量为m 、比热容为c 的待测液体。
通电后在t 秒内电阻丝R 所产生热量为：
t R I Q 2=放 UIt = （4-1）
待测液体、内筒、铜电极、铜搅拌器吸收电阻R 释放的热量后，温度升高。
设内筒质量为1m ，比热容为1c ，铜电极和铜搅拌器总质量为2m ，比热容为2c ，系统达到热平衡时初温为1T ，加热终了达到热平衡时末温为2T ，则有系统吸热：
))((122211T T m c m c cm Q -++=吸 （4-2）
因放吸Q Q =，故有：
))((122211T T m c m c cm UIt -++= （4-3）
解得待测液体的比热容为： )(122111
2m c m c T T UIt m c ---= （4-4） 实验中只需测得（4-4）式右边各物理量，就可求得待测液体的比热容。
初中物理比热容实验报告
2、取两个相同的烧杯，分别加入质量相同的水和食用油；
3、用温度计分别测量出水和食用油初始温度，并填入表格中；
4、用电加热器对两种液体同时进行加热，当温度到达规定温度时停止加热，分别记录两种液体的加热时间；
5、整理实验数据，分析实验结果。
物质
质量（g）
初温(t0/℃)
末温(t/℃)
初中物理实验报告单
班级
姓名
日期
实验名称
比热容
实验目的
研究不同的物质在质量相同、升高相同温度时，吸收的热量是否相等
实验仪器和器材
两个规格相同的电加热器、铁架台、烧杯、水、食用油、停表、天平、温度计等
实验原理
不同物质，在质量相同、温度升高相同时，需要加热的时间不同，加热时间越长的物质，吸收热量就越多。
实验步骤
总分
加热时间(min)
水
200
25
80
4
食用油
200
25温度升高相同时，水加热时间更长，因此水吸收热量较多。因此分析得出：质量相同的不同的物质，升高相同的温度时，吸收的热量不相等。为了比较各种物质这种性质上的不同，物理上用比热容来描述。
教师评分
实验预习
实际操作
数据处理
比热容的测量 实验报告
( )
Δx Δy Δx^2 Δy^2
1 -2.08158
-180 4.332991
32400
2 -1.7448
-150 3.044337
22500
3 -1.38653
-120 1.922469
14400
4 -1.02533
-90 1.051298
8100
5 -0.66112
-60 0.437073
3600
的电热电源时的升温规律
当量热器中所称放的待测液体的质量为 m，比热容为 c，通电前后量热器 的初温和末温分别为 和 ，在测量过程中没有热量散逸的情况下，应有
[(
)]
（）
本实验中采用拟合测量法，在同一来呢供热系统的容器内，盛不同质量的
待测液体，做几次实验，分别测出各次实验中的液体质量 及相应的总热
容 ，然后用直线拟合的方法求出待测液体的比热容，从而解决了（2）式
6 -0.35202
-30 0.123916
900
7 -0.0016
0 2.6E-06
0
8 0.332009
30 0.11023
900
9 0.688134
60 0.473528
3600
10 1.047299
90 1.096835
8100
11 1.369169
120 1.874624
14400
12 1.734278
12
f-t曲线 线性拟合曲线
对 m 和 Cs 进行拟合
m（g）
256.41 374.58
Cs（J/K） 619.6654 854.6516
456.18 1027.759
541.81 1235.758
液体比热容的测定
液体比热容的测定比热容是单位质量的物质温度升高1℃时需吸收的热量，它的测量是物理学的基本测量之一，属于量热学的范畴。
量热学在许多领域都有广泛应用，特别是在新能源的开发和新材料的研制中，量热学的方法是不可缺少的.比热容的测量方法很多，有混合法、冷却法、比较法（用待测比热容与已知比热容比较得到待测比热容的方法）等。
本实验用的是电热法测比热容，它是比较法的一种.各种方法，各具特点，但就实验而言，由于散热因素很难控制，不管哪种方法实验的准确度都比较低。
尽管如此，由于它比复杂的理论计算简单、方便，实验还具有实用价值.当然，在实验中进行误差分析，找出减小误差的方法是必要的.每种物质处于不同温度时具有不同数值的比热容，一般地讲，某种物质的比热容数值多指在一定温度范围内的平均值.一. 实验目的用电热法测定液体的比热容二. 实验仪器HZY7-YJ-HY-II液体比热容测定仪、天平三.技术指标1.实验项目：电热法液体比热容的测定2.温度测量范围：-50-125℃，精度±0.1℃, 三位半数显3.计时范围：0-100分，精度：±0.1S4.电流测量范围：0-1.999A；三位半数显5.电压测量范围：0-19.99V;三位半数显6.电压输出：9-16V四．实验原理1.基本原理孤立的热学系统在温度从T1升到了T2时的热量Q与系统内各物质的质量m1，m2…和比热容c1，c2…以及温度变化T1－T2有如下关系:Q﹦（m1c1＋m2c2＋…）（T2－T1）（1）式中，m1c1，m2c2…是各物质的热容量.在进行物质比热容的测量中，除了被测物质和可能用到的水外，还会有其他诸如量热器、搅拌器、温度传感器等物质参加热交换。
为了方便，通常把这些物质的热容量用水的热容量来表示。
如果用mx 和cx分别表示某物质的质量和比热容，c表示水的比热容，就应当有mxcx﹦c1ω.式中ω是用水的热容量表示该物质的热容量后“相当”的质量，我们把它称为“水当量”.2.实验公式如图1所示，在量热器中装入质量为m1，比热容为c1的待测液体(如水)，当通过电流I时，根据焦耳﹣楞次定律，量热器中电阻产生的热量为Q＝IUt (2)式中，I为电流强度，U为电压,t为通电时间.如果量热器中液体（包括量热器及其附件）的初始温度为T1，在吸收了加热器释放的热量Q后，终了的温度为T2.m2为量热器内筒的质量,c2为铝量热器内筒的比热容,搅拌器和温度传感器等用水当量ω表示，水的比热容为c，则有IUt=(c1m1+c2m2+c1ω)(T2-T1)图1C1=〔IUt/（T2-T1）-c2m2〕/(m1+ω) （3）铝在25℃时的比热容C2为0.216 cal·g-1·℃-1(0.904J·g-1·℃-1), 水在25℃时的比热容c1为0.9970cal·g-1·℃-1(4.173 J·g-1·℃-1).本量热器的水当量ω﹦2.16 g 3．散热修正实验修正的方法是接通电源后每隔1分钟记一次升温过程的温度，测8到10分钟切断电源，然后再每隔1分钟记录一次降温过程中的温度，测5到8分钟，并注意在实验的整个过程中要不停地用搅拌器搅拌。
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实验5 电热法测量油品的比热容
――设计性实验（一）
功和热长期被看作是互不相关的两个独立概念，直到伦福德提出“热本质上是一种运动”的观点后，才将两者联系起来。
后来焦耳做了大量的工作，测量了功转化为热量的数值即热功当量，使人们对功和热的关系有了更深刻的理解。
物质的比热容是量热学中的一个重要概念，特别是在新能源的开发和新材料的研制过程中有着广泛的应用。
由于散热因素多而且不易控制和测量，热学实验的精度往往较低，因此为了做好热学实验，必须学会分析产生各种误差的原因，找出改进的方法。
测量比热容有很多方法，如混合法、冷却法、电热法、比较法等。
本实验根据焦耳定律采用电热法测量油品的比热容。
【预习提示】
本实验是设计性实验要求学生在进入实验室之前必须认真准备以下实验事项，并设计好实验方法和实验步骤：
1．什么是物质的比热容？电热法测量液体比热容时需要直接测量哪些物理量？
2．为了尽可能减少系统与外界的热量交换，实验中应采取哪些措施？
3．实验中怎样准确测量液体的末温度？
4.测量油品质量应在什么时间测量最佳？
5.如何确定加热功率的大小？
6.冷却油品需要多少时间为最佳？
7.系统中吸收热量的有哪几部分？
8.根据给定实验器材、实验原理提示和实验内容要求，设计出实验方法和实验步骤，拟定数
据记录表格。
【实验目的】
1．学会电流量热器的使用方法。
2．学习电热法测量液体比热容的基本原理和方法，巩固对热功当量和焦耳定律的理解。
3．了解热学实验中产生系统误差的主要因素，掌握减小或消除线性系统误差的对称测量法。
4．学会用电热法测量油品的比热容。
【实验内容与要求】
1．必做内容
（1）选择油品合适的初温和末温。
将盛油品的内筒放到冰箱内冷却至比室温低5～6℃，作为油品的初温T1。
（2）根据已知数据（如内筒质量、油品质量、铜的比热容等）合理估算加热功率的大小，使加热时间为20~30分钟左右。
（3）加热过程中，每隔一定时间（约2分钟）记录一次电压和电流值。
（4）正确操作和测量油品的末温度T 2。
计算油品的比热容，并计算不确定度。
2．选做内容
根据本实验的思路，试设计测量固体比热容的实验方案。
要求简要说明实验原理和实验方法。
【实验原理提示】
电流量热器中加热电阻丝的电阻为Ｒ，电流为Ｉ，电阻丝两端的电压为Ｕ，通电时间为t ，根据焦耳定律，电流通过电阻丝所做的功即电阻丝的放热为
IUt Q =放 （1）
量热器的结构如图1所示，电阻丝完全浸没在油品中，当研究的系统与外界没有热量交换时，电流做的功全部转化为油品升温的热量。
这里所研究的系统包括油品、量热器内筒、搅拌器、电阻丝和接线柱等。
设系统的初温和末温分别为Ｔ1和Ｔ2，系统由Ｔ1升高到Ｔ2所吸收的热量为
)()(120012T T m c T T m c Q -+-=油油吸 （2）
式中c 0为铜的比热容（K kg J c ⋅⨯=/10852.320），c 油为待测油品的比热容，m 0为铜制内筒、电阻丝、搅拌器和接线柱的质量。
在热学实验中，理想的绝热系统是很难实现的，当所测温度低于室温时，系统就从环境中吸收少量的热量；当所测温度高于室温时，系统就向环境中放出少量的热量。
不管是吸热还是放热，都会给测量结果带来系统误差。
为了减小或消除这种误差，可以采用以室温为中间值进行降温和升温的对称测量法；也就是说，如果室温为T ，则所取初温T 1、末温T 2，应尽量满足T T T T -=-21，这样可使开始时从环境中所吸收的热量尽量等于终了时所放出的热量。
在给系统加热的过程中，系统升温过程与时间呈近似线性关系，而且不管是吸热过程还是放热过程，系统与环境的热交换规律是相同的，都符合牛顿冷却定律。
但必须
注意牛顿冷却定律适用的温差范围，一
般取℃T T T T 621≤-=-。
【实验器材】
量热器（已知内筒、电阻丝、搅拌
器和接线柱的质量）、智能仪器测试仪
天平、冰箱、待测油品等。
实验装置如图1所示，D 为量热器
外筒，B 为内筒，E 为温度计，R 为加
热电阻丝，P为搅拌器，O为待测油品，G和H为接线柱。
智能热学测试仪使用说明：
1、检查量热器与仪器是否连接。
2、打开仪器的电源（在仪器的后面板右手侧），进行预热10分钟；
3、进入仪器的开始界面，按“测量”键进入测量温度状态，读取室内油品的温度；
4、按“设置”键，进入加热功率设置界面，此时电阻丝上已经通过电流开始加热，通过向上方向键或向下方向键提高或降低加热功率；
5、设置好之后仪器回到“测量”状态，界面出现“温度、电流、电压、时间”读数状态。
此时电流、电压、时间读数为零；
6、方向键开始正式加热测量，达到要求后按左方向键停止加热。
【注意事项】
1．实验过程中实验者应避免直接接触量热器。
2．液体的初温和末温与环境温度相差不能太大，合理选择加热功率保证加热速度及测量时间，测量时间一般控制在30分钟以内。
3．量热器中加入油品要适量，一般以内筒高的三分之二为宜，不能过多或过少。
搅拌要轻缓、均匀，不能将油品溅到内筒外面。
4．当油品温度快达到预期的末温时，切断加热电源并同时停止秒表的计时，但必须再轻轻搅拌1～2分钟，并注意观察温度读数，当升至最高温度时，才能将此时的温度作为油品的末温T2。
【思考与讨论】
1．在测量油品末温T2时，当看到温度上升到预定末温后，立即停止计时，并记录温度计的读数作为末温，这样做有何不妥？
2．在测量过程中，如果出现故障（如秒表停止计时，电压表、电流表不显示读数），在排除故障后，能继续进行实验吗？应怎样处理这种情况？
3．为了减小测量误差，也可以采用两只完全相同的电流量热器通过比较法进行测量，即通过待测液体与已知比热容的液体（常用水）进行比较来测量。
请设计比较法测量比热容的实验方案，并与本实验方案进行比较，阐述二者的异同。
采用哪一种实验方案测量会更准确一些？
【参考文献】
1．王云才，李秀燕．大学物理实验教程．北京：科学出版社，2003
2．丁慎训，张连芳．物理实验教程．北京：清华大学出版社，2002
3．周开学．工科大学物理实验．山东东营：中国石油大学出版社，2000。