固体比热容的测量实验报告
固体比热容的测量(混合法)
固体比热容的测量（混合法）实验目的：1、学会基本的量热方法——混合法。
2、测定金属的比热容。
3、学习一种修正散热的方法——用外推法修正温度。
仪器和用具：量热器 温度计 物理天平 停表 小量筒 待测物（金属块）实验原理：温度不同的物体混合之后，热量从高温物体传给低温物体，若与外界无热量交换，最后将达到一均匀稳定的平衡温度。
将质量为m 、温度为2t 、比热容为x c 的金属块，投入量热器内筒中，根据热平衡原理，可列出20011221()( 1.9)()x mc t t m c m c m c V t t -=+++-20011221()( 1.9)()m c t t m c m c m c V t t ⨯-=+++- 00112212( 1.9)()()x m c m c m c V t t c m t t +++-=- 内筒和搅拌器0.216C =⨯200铝J 卡（9.0410C ）kg 克C ，V 单位：cm 3 实验内容：1、调节物理天平,称衡待测金属块、内筒及搅拌器的质量。
2、将高于室温(20—250C)的温水倒入内筒，盖好绝热盖，插好温度计不断搅拌，每隔30秒记录一次温度，当温度不再下降时，迅速将系有细线的金属块（其温度t 2为室温）放入量热器内筒水中，盖好绝热盖，继续搅拌，每隔30秒记录一次温度至温度变化缓慢为止，将测量的t ί、 τί记入自拟表格中。
3、取出内筒(连同金属块,搅拌器和水)称衡其质量,再减去m 、m 1和m 2,即为水的质量。
4、用小量筒测量温度计浸入水中部分的体积V 。
5、作温度—时间（t —τ）曲线，用外推法确定初温t 1和终温t 。
6、将以上各量代入公式计算x c ,并估算误差。
实验报告（60分）（一）实验目的、仪器、原理与实验内容：叙述有条理、逻辑性强，公式正确，内容完整。
（20分）（二）数据记录和处理1、数据记录部分（1）表格设计科学、合理、注明物理单位。
（5分）（2）正确进行读数，数据记录格式规范，数据记录完整、无遗漏，无多余记录，有效数字表述正确（原始数据附在实验报告上）。
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。
测量比热容的实验报告
测量比热容的实验报告测量比热容的实验报告引言：比热容是物质热力学性质的重要参数之一，它描述了物质单位质量在加热或冷却过程中所吸收或释放的热量。
测量比热容的实验是研究物质热学性质的基础实验之一，本实验旨在通过测量金属样品的温度变化和吸收的热量来确定其比热容。
实验装置和方法：实验装置主要包括热容器、温度计、电热器、电源和数据采集系统。
首先，将金属样品放入热容器中，确保样品完全接触容器内壁。
然后，将温度计插入热容器中，确保温度计的测量范围能够覆盖实验温度范围。
接下来，将电热器与热容器相连，通过电源调节电热器的加热功率。
最后，将数据采集系统与温度计相连，实时记录温度变化。
实验步骤：1. 在实验开始前，先将实验装置进行校准。
使用标准温度计对温度计进行校准，确保温度测量的准确性。
2. 将金属样品放入热容器中，并将热容器密封，以防止热量的散失。
3. 打开电源，调节电热器的加热功率，使样品的温度缓慢升高。
4. 同时，使用数据采集系统实时记录温度的变化，并计算吸收的热量。
5. 当样品的温度达到一定值后，停止加热并记录此时的温度和吸收的热量。
6. 根据实验数据计算金属样品的比热容。
实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了金属样品的温度随时间的变化曲线，并计算出了吸收的热量。
根据热力学定律，我们可以得到比热容的计算公式：Q = mcΔT，其中Q为吸收的热量，m为金属样品的质量，c为比热容，ΔT为温度变化。
根据实验数据和计算公式，我们可以得到金属样品的比热容。
在实验过程中，我们还发现了一些现象。
首先，随着加热功率的增加，金属样品的温度升高速度也随之增加。
其次，金属样品的比热容与金属的种类有关。
不同金属的比热容不同，这是由于金属原子结构的差异导致的。
此外，金属样品的比热容还与温度有关，随着温度的升高，金属样品的比热容也会发生变化。
实验结论：通过本实验的测量和分析，我们成功地确定了金属样品的比热容。
同时，我们也发现了金属样品的比热容与金属的种类和温度有关。
固体比热容的测定
固体比热容的测定【实验目的】1． 学会用电热法测定固体的比热容；2． 熟练掌握物理天平和量热器的使用方法。
【实验仪器】HAQC-2电热法测固体比热容装置 HADM-T 数字温度计 HAYT-30直流稳压电源 HADM-A 2数字电流表 天平 实验连接线 HADM-V 8数字电压表 秒表 固体样品【技术指标】1． 电阻丝的阻值： R=30Ω2． 铜电极的质量： m 4= g【实验原理】设在量热器中，装有质量为m 1、比热容为c 1的液体（蒸溜水），蒸溜水中安装有阻值为R 的电阻丝，将待测固体样品放入蒸溜水中。
如果按照实验电路图一，闭合开关K ，则有电流通过电阻丝R ，根据焦耳—楞次定律，电阻产生的热量为Q 放=IUt （1）其中I 为电流强度，单位用安培；U 为加在R 上的电压，单位为伏特；R 为电阻，单位用欧姆； t 为通电时间，单位用秒，则热量Q 的单位为焦耳。
待测固体样品、蒸溜水、量热器内筒和铜电极等吸收电阻R 释放的热量Q 放后，温度升高。
若量热器中固体的质量为m 、其比热容为c ；水的质量为m 1，其比热容为c 1；量热器内筒的质量m 2，其比热容为c 2；搅拌器的质量为m 3，其比热容为c 3；铜电极的质量为m 4，其比热容为c 4。
初始温度（包括量热器及其附件）为T 1，加热终了的温度为T 2，则有Q 吸=（cm ＋c 1m 1＋c 2m 2＋c 3m 3＋c 4m 4）（T 2－T 1） （2）因 Q 放= Q 吸所以 IUt=（cm ＋c 1m 1＋c 2m 2＋c 3m 3＋c 4m 4）（T 2－T 1） （3） 由上式得： ()4][14433221112c m c m c m c m T T I U t m c -----=如果计算出Q 放= IUt ，再称出待测固体、蒸溜水、量热器内筒和搅拌器的质量m 、m 1、m 2和m 3，铜电极的质量m 4已给出，并测出温度T I 、T 2，就由（4）式可得到待测固体的比热容c （ c 1、c 2、c 3和c 4比热容由实验室给出）。
固体比热容的测量
5.3.3 固体比热容的测量（本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》）19世纪，随着工业文明的建立与发展，特别是蒸汽机的诞生，量热学有了巨大的进展。
经过多年的实验研究，人们精确地测定了热功当量，逐步认识到不同性质的能量（如热能、机械能、电能、化学能等）之间的转化和守恒这一自然界物质运动的最根本的定律，成为19世纪人类最伟大的科学进展之一。
从今天的观点看，量热学是建立在“热量”或“热质”的基础上的，不符合分子动理论的观点，缺乏科学内含。
但这无损量热学的历史贡献。
至今，量热学在物理学、化学、航空航天、机械制造以及各种热能工程、制冷工程中都有广泛的应用。
比热容是单位质量的物质升高（或降低）单位温度所吸收（或放出）的热量。
交换是难免的。
因此要努力创造一个热力学孤立体系，同时对实验过程中的其他吸热、散热做出校正，尽量使二者相抵消，以提高实验的精度。
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。
混合法测量固体的比热容ZX
温度变化曲线
根据右图，在实验 中，系统的初末温 如何确定？
在实验中如果观测 到BC段特别陡直， 会是什么原因引起 的？
实验仪器
量热器、天平、铝块、电炉、秒表、搅拌器、冰块、温度计
孤立系统的绝热系统
实验内容
1.了解仪器 2.称重：量热器内桶及搅拌器重量、样品铝块的
重量。 3.铝块放入沸水中加热。 4.量热器内筒中加入适量的水及冰（待冰融化后，
热学系统由哪些部分组成？
本节课结束！
水的温度低于室温4-5℃）。称重量热器、水 及搅拌器重量。
5.记录温度曲线，每1分钟一个值，连续记录 5分钟。
6.将铝块快速从沸水中放入量热器中，连续 记录（10秒1个值，建议手机录像）。
7.待温度达到最高点开始下降后，再连续记 录5分钟，每分钟1个值，连续记录5分钟。
8.画出温度时间曲线。
9.处理数据。
用混合法测固体的比热容
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 思考题
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
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）。
金属块质量m 金属块比热c
量热器和搅拌器质量 m1 ,比热c1; 水的质量m0 ,比热c0; 金属块温度t2 , 待测物投入水中之前水温t1, 混合温度t;
忽略温度计吸收的热量，根据热交换定律：
在实验中上式如何满足？
系统优化方法
初中物理沪科版教学实验〖用量热器测量固体的比热容〗
用量热器测量固体的比热容（1）实验目的习用量热器测定物质的比热容，练习使用温度计和量热器。
（2）实验器材量热器、圆柱体组、托盘天平（2021）或生天平、温度计（0～100℃）、酒精灯、石棉、三脚架、量筒、线、水。
圆柱体组有三个外形尺寸完全相同的铁、铜、铝圆柱体。
（3）实验方法1．在烧杯内盛一些水，用酒精灯对烧杯内的水加热。
2．将天平调节好，先称出一个圆柱体的质量m1。
用线把圆柱体拴好后放入烧杯水中加热，放入时线头留在杯子外面便于手提（图13－资－3）。
图13－资－33．用量筒量出50～100mL的冷水，倒入量热器内筒里，将内筒放在外筒的木架上，从水的体积算出水的质量m2。
并测出冷水的初温t0。
4．待烧杯中水沸腾5min后，测出开水的温度t1，此温度即是圆柱体混合前的初温。
从烧杯中提起圆柱体，并抖去圆柱体表面的水滴，迅速放入内筒的冷水中。
接着盖好盖子，一边搅拌一边观察温度计，记下最高温度，这就是混合后的温度t2。
5．根据热平衡方程Q吸＝Q放计算出圆柱体的比热容c1＝()()2220112m c t tm t t--，式中c2为水的比热容。
6．用同样方法测出另外两个圆柱体的比热容。
【注意事项】1．从烧杯的沸水中提出圆柱体的时候，应在水面上抖一下甩掉圆柱体表面的水滴，但又不能停留时间过长，以免使它温度降低。
把圆柱体放入内筒中的动作要快，但不要使水溅到外面。
2．实验时，量热器不要靠近酒精灯，以免受酒精灯的烘烤而影响实验的结果。
3．重复测比热容时，应将量热器内筒取出，使量热器内温度降至室温后再实验。
否则会影响实验结果的准确性。
4．所用冷水温度最好略低于室温。
这样，在圆柱体放入水中混合后温度接近室温，可减少热传递引起的实验误差。
5．测混合温度时，应注意不使温度计的液泡与圆柱体接触。
固体比热容
对于气体，在不同变化过程中其热容与比热容的值都是 不同的；对于固体和液体，这种差别很小，可以忽略。
气体在等体变化过程中的比热容称为比定容热容， 用符号 C表V 示。
气体在等压变化过程中的比热容称为比定压热容， 用符号 CP表示。
气体的比定压热容与比定容热容之比称为比热容比 ，用符号 表示，即
CV / CP
C
mc(t2 ) (m0c0 C)( t1) (1)
由此可得金属块的比热
c (m0c0 C)( t1)
(2)
m (t2 )
量热器的热容可以根据其质量和比热容算出。设量热
器和搅拌器相同物质制成，其质量为m1
则
，比热容为c1
，
C m1c1 C
(3)
式中C 为温度计插入水中的部分的热容。C 的值可由下
块悬挂浸没在其中。
水的比热容 c0为 4.187 103 J kg1oC1
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（℃）
t
次
次 （℃）
中间2分钟
后8分钟
t（℃）
t（℃）
t（℃）
t（℃）
次
次
次
次
1
5
1
5
1
5
2
6
2
6
2
6
3
7
3
7
3
7
4
8
4
8
4
8
t2(℃) m 0（kg） m （kg） m1（kg） C（J·k—1·℃—1） （J·k—1·℃—1） V（cm3）
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。
电热法测固体的比热容
11. 电热法测固体的比热容一．目的1．掌握基本的量热方法---电热法.2．测固体的比热容.二．实验仪器1.YJ-RZT-IIA数字智能化热学综合实验平台、2.量热器、3.数字温度计、4.加热器、5.天平、6.待测金属钢珠、7.连接线.三．原理如图1所示,在量热器中加入质量为m的待测物,并加入质量为m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τ, 则电流作功为：A=UIτ (1)如果这些功全部转化为热能，使量热器系统的温度从t1℃升高至t2℃，则下式成立UIτ=(mc+m0c+m1c1+ωc)( t2- t1) (2)c为待测物的比热容,c0为水的比热热容, m1为量热器内筒的质量,c1为量热器内筒的比热容,在测量中，除了用到的水和量热器内筒外，还会有其他诸如搅拌器、温度传感器、加热器等物质参加热交换, 我们把搅拌器、加热器和温度传感器等的质量用水当量ω表示. ω可以由实验室给出.由2式得:c＝〔UIτ/( t2- t1)- mc- m1c1-ωc〕/m (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：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；不在空气流通过快的地方或在火炉旁或暖气旁做实验.此外，由于系统与外界温差越大，在它们之间传递越快；时间越长，传递的热量越多.因此在进行量热实验时，要尽可能使系统与外界的温差小些，并尽量使实验进行得快些.四．实验步骤1. 用天平称出不锈钢量热器内筒质量m1,加入一定量的水后用天平称出其总质量M,则水的质量m0=M- m1,2.用天平称取一定量m（约100g）的金属颗粒放于量热器水中,如图1所示,安装好量热器装置.3.打开电源开关,如图2所示,调节恒压调节钮, 使其恒压输出12V左右,4.如图2所示,连接好加热器电路, 将测温电缆和搅拌电机电缆与YJ-RZT-IIA数字智能化热学综合实验平台面板上对应电缆座连接好,安装好搅拌电机、测温探头、加热器.4．打开搅拌开关,记录系统温度t15.连接好加热电阻电路。
固体比热容的测量(混合法)※
固体比热容的测量(混合法)※固体比热容的测量通常采用热力学混合法。
该方法是通过测量一个固体和一个已知比热容的液体在等温条件下混合的温度变化来计算固体的比热容。
以下是介绍固体比热容测量方法的步骤。
1. 确定实验所需材料及器具：固体样品、液体样品、烧杯、温度计、加热装置。
2. 准备工作：将烧杯插在下部加热器上，加热器温度不宜过高。
在加热过程中根据需要将匀流器或稳压器直接接在下部加热器的出口处，以便能调节加热器温度。
3. 将固体样品测量摆放在烧杯的底部；加入一定量的液体样品（如水）至烧杯内，使用温度计在稳定状态温度 $T_1$ 时记录该液体样品的温度值。
4. 加热加热器保持不变的温度 $T_2$ ，并将其稳定在潜在值。
当加热器温度稳定时，关闭加热器并快速将计算出固体样品的质量称量到烧杯中。
5. 快速搅拌烧杯使固体样品均匀混合在液体样品中，迅速记录该混合溶液的初始温度变化值 $T_3$ 。
6. 监测混合液体的温度，记录其平衡后的温度值 $T_4$ 。
7. 计算固体的比热容：根据热平衡原理及混合溶液的热量关系计算固体的比热容。
具体计算方法如下：由热平衡原理：$mc\Delta T_3 + mc\Delta T_1 = Mc\Delta T_4$其中 $m$ 和 $c$ 分别为溶液中的总质量和比热容，$M$ 为固体质量；因为 $c$ 是已知的，则由方程可得$c_s = \frac{(M/m)c(T_4 - T_1) - c(T_3 - T_1)}{(T_4 - T_3)}$其中 $c_s$ 为固体比热容。
注意：1. 实验要求精密地称量所有样品和溶液，严格按照实验步骤操作。
2. 请使用精密实验用的温度计，将其放置在容器内部并充分混合液体和固体。
3. 在实验过程中，请保持室温和实验空间温度尽可能稳定。
4. 实际工作中，若有多部位同时测量固体中的比热容，需要分别比对各个测量值。
总结：热力学混合法是实验室中比较简便的测量固体比热容的方法。
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固体比热容的测量实验报告
本实验主要是针对固体的比热容进行测量，通过实验数据的采集及统计，能够准确求得固体的比热容。
具体实验步骤如下:
一、实验原理
固体比热容实验关键是要利用加热及测温仪器对样品温度变化过程进行测量，根据对温度变化过程及数据的处理，我们就能求得样品的比热容。
样品比热容的测量使用的基本方程如下: q=m*C*AT方程1
其中，g为吸收的热量，n为固体的质量，C为比热容，DT为温度变化
当通过我们的实验操作，使得样品达到温度均衡状态，那么，我们可以求出样品的比热容，此时我们可以通过热量计计算的方法来获得q值，也可以通过温度计来得到AT值四值则是已知的，究竟是用哪种方式，要根据我们具体的实验操作米定夺。
二、实验步骤
1、首先准备好样品(固体)，并且记录物质的型号、试样的尺寸、质量等对该样品的相关物理特性的描述。
2、放置样品，并且固定样品，这个过程可以通过钳子来完成，固定后让样品热平衡段时间。
3、加热样品，在何时开始记录样品温度变化，根据样品温度变化的程度，我们可以计算出样品比热容。
4、当样品稳定在一个温度值时，可以开始记录而不需等待热平
衡时间，这个温度值是稳定的，不再发生变化。
5、打开计时器，记录样品的温度随时间的发展变化过程。
6、如果以上步骤都完成了，那么我们的实验数据采集过程就结束了，可以将数据记录下来，以备后续的数据处理。
三、实验数据处理
1、由于步骤2记录了样品的质量，所以我们可以计算出q的值，同时也可通过热量计等方式来获得物质吸收的热量。
2、根据实验中获得的数据，我们可以计算出样品的C值，计算公式为:C=/(m*AT),其中m己知，D可以通过温度计测量的方式得知。
3、最后一步，可以通过对实验数据进行统计分析，求样品比热容的平均值、标准差等描述统计量，这样能够让我们更好的了解实验数据的情况，并且能够用更好的方式描述样品的物理特性。
四、注意事项
在进行固体比热容实验中，要避免试样立即查琼脂热计:加热过程中要避免快速加热或过渡加热:在记录过程中，必须保证读数的准确性，更好的解决方法是多次重复实验以平均值代替单次数据。
同时，实验场地应该尽量不要受到气流、烟雾等影响，影响数据的准确性及实验效果
五、实验结果
根据本实验所取的数据，我们可以得到固体的比热容。
假设我们的样品是铁块，质量m=627.88g，在加热过程中，样品的温度随
时间的变化情况如下:
通过上面的数据，我们可以计算出铁块的C值为0.45J/g.oC。
本次实验的实验数据经过统计分析，计算得到固体比热容，经过与相关资料的对比以及依据物质本身的特征，对实验数据的准确度和判断做了相关考虑，实验结果比较明显的优点是数据的可靠性和实验过程的规范性。