实验十一测定固体比热容
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。
(完整word版)混合法测量固体比热容
实验题目：混合法测量固体比热容实验目的：通过本实验，学会采用混合法测固体的比热容。
实验仪器: 量热器（见右图所示),冰，水，干毛巾,天平（带砝码）,绝热套筒，锌粒，温度计,秒表，加热装置等。
实验原理、步骤及测量记录：本实验采用混合法测固体比热容,根据其原理，假定：(实际室温:）用天平测得量热器及搅拌器的质量和为：查资料知：又测得大气压强：查表可知此状态下沸水的温度：假定温度计没入水中的体积为：利用公式：))(0.2()'(1231112T T cm K VJ c m mc T T c m x x -⋅⋅++=---可初步计算得水的质量：取量热器及搅拌器并注入水放在天平上，调节水的质量得热器及搅拌器和水的质量：计算得水的质量为：在实验台上（套筒之外）利用冰进行水的降温操作，使其降到，并使冰彻底融化掉.再将其放入绝热套筒中，密封.然后将已加热15分钟的锌粒迅速放入量热器中，密封。
迅速记录温度随时间的变化.记录数据如下所示：随时间的变化表一，量热器中的温度时间(min ） 0 1 2 3 4 5温度(） 23。
20 23。
35 23.40 23.42 23。
45 23。
48 时间（min) 5:255:285：415:505:546:02温度(） 29.50 29.70 29.80 29.90 30。
00 30.10 时间（min) 6:156:306：467:257：468:30温度（) 30.20 30。
25 30。
30 30。
20 30。
10 30.05 时间(min ） 9：00 9：30 10：30 11：30 12:30 13:30 温度（) 30。
02 30。
00 29.99 29.98 29。
97 29.97时间（min) 14:30 15：30 - — - - 温度()29.97 29。
97-—--22.05.2009测量温度计没入水的体积：数据处理:根据以上数据可用Origin8.0画出温度随时间的变化图,见下图：根据公式:))(0.2()'(1231112T T cm K VJ c m mc T T c m x x -⋅⋅++=--- 及图中 计算得锌的比热容为：相对误差为：误差分析及改进：本实验有一些系统误差修正的方法，比如采取补偿措施，缩短操作时间，沸点的校正等,有效地减小了系统误差.但是当把锌粒倒进量热器后,温度会迅速变化，此时对时间和温度的读数存在误差，应尽可能的多读些数据，尽可能读准确.我们可以对实验作如下改进：对时间和温度的读数,可以采用高频照相机对温度计进行监控，从而可以得到准确的数据。
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。
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）。
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。
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。
固体比热容的测量
实验题目：固体比热容的测量 83实验目的：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，以提高实验的精度。
实验原理：1.混合法测比热容（1）一个热力学孤立体系，开始处于平衡态，与外界发生热量交换后又达到新的平衡态。
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 -+++=（T 1，T 2为初温与终温） （1）（2）将m x 的待测物加热到T ’后放入量热器内，达到热平衡（忽略实验过程中对外界的散热或吸热），则有：))(0.2()'(1231112T T cmK 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.系统误差的修正采取的措施 （1）使系统近似孤立 （2）采取补偿措施 （3）缩短操作时间（4）严防有水附着在量热筒外 （5）沸点校正（6）实验校正：在被测物体放入量热器前4~5min 就开始测读量热器中水的温度，每隔1min 读一次。
当被测物体放入后，温度迅速上升，此时应每隔0.5min 测读一次。
直到升温停止后，温度由最高温度均匀下降时，恢复每分钟记一次温度，直到第15min 截止。
实验步骤：实验装置如（图1）（1）称出质量为250g 的锌粒，放入试管中隔水加热（注意：水不能溅入）。
在沸水中至少15min ，才可以认为锌粒与水同温。
水沸腾后测出大气压强p 。
（2）在锌粒加热的同时，称出量热器内筒及搅拌器质量m 1，然后倒入适量的水，并加入冰屑 使水温降低到室温下3~4℃（注意：不能使筒外表有水凝结），利用公式（2）估算出水的质量m 后，称出质量m 1+m 。
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。