电热法测热功当量.doc

实验名称电热法测热功当量实验编号0801004实验课时3类别必修(√) 限选( ) 任选( ) 类型演示、验证( )综合、设计( √ )辅助教师职称授课对象全校工科本科生、专科生教材讲义王宏波等．大学物理实验(上)．东北林业大学出版社，2004实验内容(教学过程)实验目的(1) 学习用电热法测热功当量，即Q与W的比值2) 了解热学实验的特殊条件和基本方法3) 学会用修正中温的方法作散热修正实验方法原理将一电阻放入一定量的水中，电阻通电t秒，则电功为，由电流的热效应，这些功将转化为参与热交换的工作物质的温升，则 ，如没有热量散失到环境中去，必有热功当量J为 终温修正是将散失到环境中的热量的温度的形式补偿回来，依据牛顿冷却公式即 而，采用逆推的方法可以求到温度亏损(计算机中有现成计算程序引资利用)实验装置量热器1只、晶体管稳压电源、伏特表、宽带电阻电压表各一台，单刀双掷开关一只、导线4根、公用天平及报时器实验准备检查实验仪器完好情况，备好实验用水实验步骤(1) 先将温度传感器探头悬在空气中，直接读室温θ下的电阻值2) 用天平分别称量量热器内筒及内筒盛水后的质量。

3) 按图接好电路4) 再接通电源，立即开始搅拌，当温度高于室温后，听到报时器响声，即记录起始电阻值R0，然后每隔1分钟记一次电阻值，共记16次，然后断开电源5) 切断电源后，待温度不再升高后，开始记录降温的初始阻值R´0，之后每隔一分钟记录一次电阻值，共记16次数据处理δV=1.30水吕内筒搅拌器铜电阻丝降温初阻值1.1261KΩ电压4.90V比热容1.0000.2102.100.0930.105降温终阻值1.1228KΩ电流1.00A质量/g142.4523.853.0023.000.300降温时间15min室温阻值1.0905KΩ升温阻阻/KΩR0R1R2R3R4R5R6R7R81.10311.10491.10641.10801.10951.11111.11261.11421.1157R9R10R11R12R13R14R151.11721.11871.12021.12171.12321.12471.1262降温阻值/ KΩR0´R1´R2´R3´R4´R5´R6´R7´R8´1.12611.12581.12561.12531.12511.12491.12471.12451.1243R9´R10´R11´R12´R13´R14´R15´1.12401.12381.12361.12341.12321.12301.1228计算值K0.0061 /minδT-1.2039 °CW/JQ/calJ△JE修正前4410.00895.8354.92280.735817.5734%修正后4410.001077.454.09300.09402.2450%1. 该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系统误差的来源可能有哪些?答：实验条件是系统与外界没有较大的热交换，并且系统（即水）应尽可能处于准静态变化过程。

实验方法是电热法系统误差的最主要来源是系统的热量散失，而终温修正往往不能完全弥补热量散失对测量的影响其他来源可能有①水的温度不均匀，用局部温度代替整体温度②水的温度与环境温度差异较大，从而给终温的修正带来误差③温度，质量及电功率等物理量的测量误差2. 试定性说明实验中发生以下情况时，实验结果是偏大还是偏小?(1) 搅拌时水被溅出； 答：实验结果将会偏小 水被溅出，即水的质量减少，在计算热功当量时，还以称横水的质量计算，即认为水的质量不变，但是由于水的质量减少，对水加热时，以同样的电功加热，系统上升的温度要比水没有上升时的温度要高，即水没溅出在同样电功加热时，应上升T度，而水溅出后上升的温度应是T+ΔT度用 J = A / Q ，有Q =（cimiT），J = A / [（T+△T）/ mc]，分母变大J变小2) 搅拌不均匀 ； 答：J 偏大、偏小由温度计插入的位置与电阻丝之间的距离而定离电阻丝较远时，系统温度示数比，匀均系统温度低，设T为均匀系统温度，温度计示值应为T-ΔT，用J=A/θ计算，分母变小，则J变大；离电阻丝较近时，温度计示值应为T+ΔT，分母变大，因而J变小3) 室温测得偏高或偏低。

答：设θ0为室温，若测得值偏高Δθ时，测量得到的温度值为θ0+Δθ；偏低Δθ时，测量温度值为θ0-Δθ，在计算温度亏损时，dTi=k(Ti-θ)，k是与是室温无关的量(k与室温有关)，只与降温初温和降温终温以及降温时间有关，测得室温偏高时，dTi=k[Ti- (θ0+Δθ)]，每秒内的温度亏损dTi小于实际值，t秒末的温度亏损δTi=∑k[Ti- (θ0+Δθ)]此值小于实际值，由于散热造成的温度亏损δTi=Tf+ Tf″，修正后的温度Tf″为：Tf″= Tf　-δTi，δTi为负值，当测量值低于实际室温时，δTi的绝对值变小：Tf″=Tf+｜δTi｜，即Tf″变小，ΔT变小（其中ΔT＝Tf″- Tf初，Tf初：升温初始值），   , J 变大，反之J变小。