实验十一 混合法测定固体比热容 一实验目的
混合法测定铝比热容实验报告
混合法测定铝比热容实验报告实验目的：通过混合法测定铝的比热容。
实验原理：比热容是指物质单位质量在单位温度变化下吸收或释放的热量。
在恒定压力条件下，物质的比热容可由以下公式计算：Q = mcΔT，其中Q表示吸收或释放的热量，m表示物质的质量，ΔT表示温度变化。
混合法是比热容测定的常用方法之一、原理是将待测物质与已知比热容的物质混合，两者达到热平衡时，可以根据能量守恒定律推导出待测物质的比热容。
实验步骤：1.将两个烧杯置于天平上，分别称取一定质量的待测铝和已知比热容的物质（如水等）。
2.将待测铝加热到一定温度（如90℃），记录下来。
3.将待测铝迅速转移入已知质量的热水中，搅拌保持温度均匀。
4.观察水温的变化，当温度稳定后，记录下最终温度。
5.根据能量守恒定律，可得出待测铝的比热容。
实验结果与数据处理：通过上述实验步骤，我们得到了以下实验数据：已知物质的质量：m1已知物质的初始温度：T1已知物质与待测物质的最终温度：T2待测物质的质量：m2根据能量守恒定律，我们可以得到以下公式：m1c1(T2-T1)=m2c2(T2-T1)其中c1表示已知物质的比热容，c2表示待测物质的比热容。
通过测量已知物质和待测物质的质量和温度，以及已知物质的比热容，我们可以计算出待测物质的比热容。
讨论与结论：通过实验计算，我们得到了待测铝的比热容。
与理论值进行对比后发现两者存在一定的误差，可能是由于实验过程中的误差导致的。
可以进一步改进实验方法，提高实验精度。
在实际应用中，准确测定物质的比热容对于工程和科研领域都具有重要意义。
比热容可以用于计算物质在不同温度下的热传导、热膨胀等性质，也可以用于工业生产中的能量平衡计算。
因此，混合法测定比热容的实验方法具有广泛的应用前景。
总结：本次实验通过混合法测定了铝的比热容，并讨论了实验结果的准确性和可行性。
尽管实验中存在一定的误差，但通过改进实验方法和进一步提高实验精度，可以得到更准确的比热容值。
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。
用混合法测固体比热
实验二十四用混合法测固体比热[目的]1．学习用混合量热法测定固体比热。
2．学会使用量热器及水银温度计。
3．学习选定实验条件和选择实验仪器。
4．学习系统误差的修正方法。
[仪器和用具]量热器，水银温度计，被测物体（金属颗粒），物理天平，加热器具及秒表等。
[实验内容和要求]测定铜的比热容，进行两次测量。
第一次测量为初测。
主要目的是摸清实验条件，保证在第二次的正式测量中取得满意的实验结果。
测试的内容应包括：⑴混合前水的初始温度t1的选择；⑵在铜的质量m选定的条件下，水的质量m1的选择；⑶混合过程中系统的温度变化情况以及因漏热而引起的混合前水的温度及混合后系统温度的变化情况。
与此同时，熟悉实验操作，保证在第二次正式实验时，一切操作都准确无误。
为保证取得数据的可靠性，初测时的实验条件应根据前面的讨论结果，在预习时事先设计好。
第二次测量是正式测量。
是在根据第一次测量的结果重新调整实验条件和设计更完美的实验步骤和方法之后进行的。
包括t1及t的选择，混合和搅拌的操作方法和过程，混合前、混合中、混合后温度测试的时间的设计等。
将第二次的实验数据描点作图，用外推法确定t1及t的值，计算铜的比热容及相应的测量不确定度。
[注意事项]1．将加热后的金属粒倒入量热器的内筒时，动作要快，但不要将水溅出筒外。
2．插入量热器的内筒的温度计的高度要合适，即倒入金属粒后不要使水银泡触在金属粒上，避免给出错误数据和损坏水银泡。
3．为画出准确的实验进程温度曲线，读取温度和时间的数值时要对应读取。
4．作第二次实验时，要将金属粒吹干。
[预习和思考题]1．在了解实验原理和方法的基础上，设计出初测的实验条件及方法。
2．设计实验步骤及记录表格。
[课后作业题]1．试说明下列各种情况将使测出的固体的比热偏大还是偏小（请定性说明）：（1）测量水的初始温度t1后到投入固体相隔了一段时间；（2）搅拌过程中把水溅到量热器的盖子上；（3）投入固体时使水溅出；（4）水蒸发，在量热器盖上结成水滴。
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。
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。
传递热量的方式有三种: 传导、对流和辐射。
因此必须使实验系统与环境之间的传导、对流和辐射都尽量减少, 量热2．外筒是双层结构, 空气封闭其中, 因为空气是热的不良导体, 故可避免空气传导而引起热量的损失；外筒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亮, 可减少热辐射, 外筒的底部放上一个隔外筒的外表再包一层绒布, 这样就能使整个系统尽可能根据上述测量的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 , B点对应的时刻就是, 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。
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：Cx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S1=S2, 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T2和末温T。
［实验思考］请分析本实验主要的误差来源。
（二）冷却法测量金属的比热容[实验目的]学习冷却法测量金属比热容的方法[实验仪器]FB312型冷却法金属比热容测量仪[实验原理]根据牛顿冷却定律, 用冷却法测定金属的比热容是量热学常用方法之一。
电热法测固体的比热容
1 电热法测固体的比热容 概述 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。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）。由于散热因素很难控制，不管哪种方法准确度都比较低。但实验比理论计算简单、方便，有实用价值。应当在实验中进行误差分析，找出减小误差的方法。
【实验目的】 1、掌握基本的量热器的使用方法。 2、学会用电热法测量固体的比热容。
【实验仪器】 HLD-ESR-II型电热法固体比热容测定仪、量热器、测温探头、物理天平、待测金属块、
【实验原理】 在量热器中放入质量为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：
UItA （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 ))((121100TTcmcmmcUIt （2）
由2式得
）（12121100))((TTTTcmcmUItc （3）
c为待测物的比热容, m为待测物的质量，0c为水的比热容, 0m
为水的质量，
1
m
为
量热器内筒、搅拌器和加热器的质量，1c为量热器内筒、搅拌器和加热器的比热容（为铜材制成）。
【实验步骤】 1、用天平称出量热器内筒质量m/,加入一定量的水后用天平称出其总质量M，则水的质量/
0mMm
。
2、用天平称取一定质量m的金属块放于量热器水中,连接好量热器装置。放入待测金属块要轻放。 2 3、将电源主机电压调节旋钮调到最小，把主机电压输出和加热器连接，将温度探头插入量热器中，记录系统温度1
T。
4、打开电源开关,调节恒压调节钮,使输出电流为1.2A,同时按动计时器的启动键。 5、加热计数同时开始工作，电压电流如有变化应及时调整。通电2分钟，把加热器连接线断开，即停止加热，记录系统温度2T。注：在通电过程中要不断搅拌，断电后仍要继续搅拌至温度示数稳定。 6、接通加热器连接线，重复测量2次，取平均值。 7、关掉电源开关，轻轻拿出温度传感器、搅拌器、加热器，将量热器内筒的水倒出，用卫生纸擦干金属块备用。
固体比热容的测量
实验简介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。
比热容的测定对研究物质的宏观物理现象和微观结构之间的关系有重要意义。
本实验采用混合法测固体（锌粒）的比热容。
在热学实验中，系统与外界的热交换是难免的。
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，以提高实验精度。
实验原理混合法测比热容设一个热力学孤立体系中有种物质，其质量分别为，比热容为（）。
开始时体系处于平衡态，温度为，与外界发生热量交换后又达到新的平衡态，温度为，若无化学反应或相变发生，则该体系获得（或放出）的热量为假设量热器和搅拌器的质量为，比热容为，开始时量热器与其内质量为的水具有共同温度，把质量为的待测物加热到后放入量热器内，最后这一系统达到热平衡，终温为。
如果忽略实验过程中对外界的散热或吸热，则有式中为水的比热容。
代表温度计的热容量，其中是温度计浸入到水中的体积。
⏹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：●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。
●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，但避免在两热器外生成凝结水滴。
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。
金属比热容的测定实验报告
金属比热容的测定实验报告篇一：实验11 金属比热容的测定3600实验二金属比热容的测定- 99 -实验十一金属比热容的测定根据牛顿冷却定律，用冷却法测定金属比热容是热学中常用方法之一。
若已知标准样品在不同温度的比热容，通过作冷却曲线可测量各种金属在不同温度时的比热容。
本实验以铜为标准样品，测定铁、铝样品在100oC 时的比热容。
实验目的1．通过本实验了解金属冷却速率和它与环境之间的温差关系以及进行测量的实验条件，进一步巩固牛顿冷却定律；2．用冷却法测定金属比热容。
实验仪器金属比热容测量仪、升降台、热源（电烙铁）、铜－康铜热电偶、金属样品（铁、铝、铜）、防风筒（加盖）、电源线、真空保温杯、调零线、秒表、支架。
实验装置如图2-1所示，对测量试样温度采用常用的铜－康铜做成的热电偶，当冷端为冰点时，测量热电偶热电动势差的二次仪表由高灵敏、高精度、低漂移的放大器加上三位半数字电压表（放大电路的满量程为20mV）组成，由数字电压表显示的mV数即对应待测温度值。
加热装置可自由升降和左右移动。
被测样品安放在大容量的防风圆筒内即样品室，其作用保持高于室温的样品自然冷却，这样结果重复性好，可以减少测量误差，提高实验准确度。
本实验可测量金属在各种温度时的比热容（室温到2000C）。
其中：a. 热源,加热采用75瓦电烙铁改制而成，利用底盘支撑固定并可上下移动（其电源由金图2-1 属比热容测量仪上的“热源”开关控制）；b. 实验样品，是直径5mm,长30mm的小圆柱，其底部深孔中安放热电偶（其热电动势约/0C），而热电偶的冷端则安放在冰水混合物内；c. 铜-康铜热电偶；d. 热电偶支架；e. 防风容器；f. 三位半数字电压表[其输出电压（温度）由金属比热容测量仪中的数字电压表读出]，显示用三位半面板表；g. 冰水混合物。
实验原理单位质量的物质，其温度升高1K所需的热量叫做该物质的比热容，其值随温度而变化。
将质量为M1的金属样品加热后，放到较低温度的介质中，样品将会逐渐冷却。
比热容的测量 实验报告
束时刻平均温度为 。以 ITS90 标准为基础的镍铬康铜热电偶测量端的温差
电势 ( )（单位为 mV）和温度 T（单位为 ）的近似公式为：
() ()
（）
数字 mV 表读出的是
( ) ( )值，上式在测温范围内电动势
的不确定度约为 1%。
三、 实验步骤
1. 熟悉实验装置中加热器、搅拌电机、热电偶、容器等的相对位置
1. 周围绝热、内有功率
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
) )
()
进而可求得比热容的标准差 ；若不考虑 B 类不确定度分量的影响， 只计算与直线拟合有关的 A 类不确定度。c 的 A 类不确定度为
( 类)
（）
定出比热容的有效位数并写出完整结果表达式。上式中 t 是置信概率 为 95%的 t 分布的因子。t 与自由度 v=n-1 有关。因此 n=3 时，t=12.7；n=4 时，t=4.30；n=5 时，t=3.18；n=6 时，t=2.57。 五、 其他实验注意事项
2. 冷却过程的物理规律 近现代传热学理论阐明，一般空气中自然对流条件下，冷却过程微分 方程的普遍式为
（）
式中 T 为系统温度， 为环境温度。实验中，考虑到装置结构等具体条件，
在自然对流条件下宜取 。
3. 周围ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热、内有功率
的电热热源时的升温规律
综合考虑（4）和（5），电热功率—边界散热的热流量=总热容×升 温速率，可得
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实验十一 混合法测定固体比热容
一 实 验 目 的
1、掌握基本的量热方法——混合法。
2、测定金属的比热容。
二 实 验 仪 器
量热器，温度计，物理天平，停表，加热器，小量筒，待测物（金属块）。
量热器如图1所示，C为量热器筒（铜制），T为曲管温度计，P为搅拌器，J为套铜，G为保温用玻璃
棉。
加热器如图2所示，待测物由细线吊在其中间的圆筒中，由蒸汽锅发出的蒸汽通过加热器的套筒中给
待测物加热。加热厚后将其下侧的活门K打开，就可将物体投入置于其下面的量热器中。为了减少加热器
排出的水蒸汽，可将排汽管插入冰和水的盆中，使蒸汽凝结成水。
三 实 验 原 理
温度不同的物体混合之后，热量将由高温物体传给低温物体。如果在混
合过程中和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度，在这过程中，
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
验即根据热平衡原理用混合法测定固体的比热。
将质量为m、温度为t
2
的金属块投入量热器的水中。设量热器（包括
搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为q，其中水的质量为m
0
，比热容为
c
0，待测物投入水中之前的水温为t1
。在待测物投入水中以后，其混合温度
为θ，则在不计量热器与外界的热交换的情况下，将存在下列关系
))(()(1002tqcmtmc−+=−
θθ
（1）
图2
即)())((2100θθ−−+=tmtqcmc （2）
量热器的q可以根据其质量和比热容算出。设量热器筒和搅拌器由相同的
物质（铜）制成，其质量为m
1，比热容为c1
，温度计插入水中部分的体积为V，
则
Vcmq9.111+=
（3）
)(9.11−°⋅CJV
为温度计插入水中部分的热容，但V的单位为cm3。也可
以用混合法测量量热器的热容q。即先将量热器中加入
)(0gm
′
水，它和量
热器的温度为 ，其次将温度为
1t′)(gmo′′2
t
′
的温水迅速倒入量热器中，搅
拌后的混合温度为图3 θ′200tqtcm′−′+=′−′′′，则根据式（1），的
))(()(100cm
′
θθ
即 001200)(cmttcmq′−′−′′−′′′=θθ （4）
但是用混合法测量热器热容q时，要注意使水的总质量00mm′′+′和实际测比热容时水的质量m0大体相
等，混合后的温度θ′也应和实测时的混合温度θ尽量接近才好。
上述讨论是在假定量热器与外界没有热交换时的结论。实际上只要由温度差异就必然会由热交换存
在，因此，必须考虑如何防止或进行修正热散失的影响。热散失的途径主要有三：第一是加热后的物体在
投入量热器水中之前散失的热量，这部分热量不易修正，应尽量缩短投放时间。第二是在投下待测物后，
在混合过程中量热器由外部吸热和高于室温后向外散失的热量。在本实验中由于测量的是导热良好的金
属，从投下物体到达混合温度所需时间较短，可以采用热量出入相互抵消的方法，消除散热的影响。即控
制量热器的初温，使低于环境温度，混合后的末温
1t1t0tθ则高于，并使。第三要注意量热器外部不要有水附着(可用干布擦干净)，以免由于水的蒸发损失较多的热量。 0t)(10
tt−
由于混合过程中量热与环境有热交换，先是吸热，后是放热，至使由温度计读出的初温和混合温度
1
t
θ都与无热交换时的初温度和混合温度不同。因此，必须对和1tθ
进行校正。可用图解法进行，如图3所
示。
实验时，从投物前5，6分钟开始测水温，每30s测一次，记下投物的时刻与温度，记下达到室温的
时刻
0
t
0tτ作一竖直线MN，过作一水平线，二者交于O点。然后描出投物前的吸热线AB，与MN交于B点，混合后的放热线CD与MN交于C点。混合过程中的温升线EF，分别与AB、CD交于E和F。因水温达室温前，量热器一直在吸热，故混合过程的初温应是与B点对应的，此值高于投物时记下的温度。同理，水温高于室温后，量热器向环境散热，故混合后的最高温度是C点对应的温度，此值也高于温度计显示的最高温度。 0
t
1
t
2
t
在图3中，吸热用面积BOE表示，散热用面积COF表示，当两面积相等时，说明实验过程中，对环境
的吸热与放热相消。否则，实验将受环境影响。实验中，力求两面积相等。
此外，要注意温度计本身的系统误差。高温度计在冰点时读数为
0
Δ
，温度计刻度值1℃对应的真实值
为a，则温度计读数为时，其真实温度
t
′
att)(0Δ−′=
(5)
每支温度计的和a值都标在仪器卡片上。
0
Δ
四 实 验 内 容
1、将蒸汽锅中加入半锅水，并和加热器连接好之后就开始加热。
2、用物理天平称衡被测金属块的质量m，然后将其吊在加热器当中的筒中加热，筒中插入的温度计要
靠近待测物。
3、按式3或4支确定量热器的热容q。
4、用烧杯盛低于室温的冷水，称得其质量为，将冷水倒入量热器(约为其容积的
01
m
3
2
)后再称得烧
杯的质量为，则量热器中水的质量
02m02010
mmm−=
。
开始测水温并记时间，每30s测一次，接连测下去。
5、当加热器中温度计指示值稳定不变后，再过几分钟测出其温度，就可将被测物体投放入量热器
中。投放时，将量热器置于加热器的下面，打开量热器上部的投入口和加热器下侧的活门，敏捷地将物体
放(不是投)入量热器中。
2
t
记下物体放入量热器的时间和温度。
进行搅拌并观察温度计示值，每30s测一次，继续5分钟。
6、按图3绘制τ−t图，求出混合前的初温和混合温度1tθ。
7、将上述各测定值代入式(2)求出被测物的比热容及其标准偏差。比热容的单位为。
11
−−
⋅⋅CkgJ
o
水的比热容为。量热器(包括搅拌器)是铜制的，其比热容为
。
0c11310187.4−−⋅⋅×CkgJo1
c
113
10385.0
−−
⋅⋅×CkgJ
o
五 注 意 事 项
1、量热器中温度计位置要适中，不要使它靠近放入的高温物体，因为未混合好的局部温度可能很高。
2、的数值不宜于比室温低的过多(控制在2~3℃左右即可)，因为温度过低可能使量热器附近的温度
降到露点，致使量热器外侧出现凝结水，而在温度升高后这凝结水蒸发时将散失较多的热量。
1
t
3、搅拦时不要过快，以防止有水溅出。
回答问题：如果用混合法测液体的比热，说明实验应如何安排。
附记：温度计插入水中部分的热容可如下求出。已知水银的密度为，比热容为
，其1的热容为。而制造温度计的耶那玻璃的密度为
，比热容为，其1的热容为，它和水银的很相近，
因为温度计插入水中部分的体积不大，其热容在测量中占次要地位，因此可认为它们1的热容是相同
的。高温度计插入水中部分的体积为V()，则该部分的热容可取为1.9V(J.℃
3
6.13
−
⋅cmg
11
139.0−−⋅⋅CkgJo3cm1189.1
−−
⋅⋅
CkgJ
o
358.2−⋅cmg1189.1−−⋅⋅CkgJo3cm11
14.2
−−
⋅⋅
CkgJ
o
3
cm
3
cm
-1
)。V可用盛水的小量筒
去测量。