欧阳物创编 2024.02.07 一、 实验目的： 时间：2024.02.07 命题人：欧阳物 1、理解冰的熔解热测量实验的设计原理及实验所必须具备的条件。 2、掌握用混合量热法测定冰的比熔解热的。 3、学会用图解法估计和消除系统散热损失的修正方法。 4、熟悉数字温度计及水银温度计的使用。 二、实验原理： 单位质量的固体物质在熔点时从固态全部变成液态所需的热量，称为该物质的比熔解热，一般用L来表示。 实验时将质量为m1克0℃的冰投入盛有m2克T1℃水的量热器内筒中，设冰全部熔解为水后平衡温度为T2℃，设量热器内筒、搅拌器的质量分别为m3、 m4，其比热容分别为C1、C2和水的比热容为C0。根据混合量热法的原理，冰全部熔解为同温度（0℃）的水以及其从0℃升到T2℃过程中所吸收的热量等于其余部分（水m1、量热器内筒m3、搅拌器m4）从温度T1℃降到T2℃时所放出的热量，有 (m2c0?m3c1?m4c2)(T1?T2)?m1L?m1T2C0----------------- (1) 冰的熔解热的实验公式为 L?1(m2c0?m3c1?m4c2)(T1?T2)?T2C0 ---------------- (2) m1式中水的比热容C0=4.18×103J/kg℃。 本实验“热学系统”依据混合量热法测量冰的熔解热，必须在系统与外界绝热的条件下进行实验。为了满足此条件，从实验装置、测量方法和实验操作等方面尽量减少系统与外界的热交换。但由于实际上往往很难做到与外界完全没有热交换，因此，必须研究如何减少热量交换对实验结果的影响，也就是在实验中，要进行散热修正，使系统的散热与吸热相互抵消。 牛顿冷却定律指出，当系统与环境的温度差不大（不超过10～15℃）时，单位时间内该系统与周围交换的热量qt近似与温度差成正比，其数学式为q?k(T?T0) t式中T为系统的温度，T0为环境的温度，k 为散热系数，只与系统本身的性质有关。 欧阳物创编 2024.02.07
欧阳物创编 2024.02.07 由此可知，用混合量热法测冰的熔解热时，应尽量让室温处在水的初、终温之间，使系统向外界吸、放的热量基本抵消。在实验过程中，从混合前一段时间到混合后一段时间均记下温度和时间的关系，绘制T-t曲线，如图(1)中的实线部分。图中T1约为B点对应的水的初温，T2约为C点对应的系统平衡温度，我们用眼睛估寻一个温度?，由它对应的G点绘制一条EGF直线平行于T轴，它与BGC线组成两个小面积BGE和CGF。估寻的原则是这两个小面积相等。 温度( 0C )50ABET14030?'20GCDT210024F6810时间(min)图 1 温度-时间曲线tG 图(1)中由T1降温到?过程是系统向环境散热：'q散??tBk(T??)dt 温度从?降到T2过程是系统从环境吸热。q吸?'?tctGk(T??)dt q吸和q散正是上述两个小面积，他们相等时便使交换的总热量正好为零。应该指出，由于冰块越溶越小，表面积也变小，交换热量速度变慢，所以T-t曲线上的BC段明显地不是直线，其斜率越来越小。 本实验对温度的测量采用精度为1℃的水银温度计和数字万用表测温档。 三、实验仪器：保温杯一只、数字万用表、水银温度计、湿度计一只，药物分析天平1台（最小分度值2克），吸水纸、水、冰足量、电子秒表一只。 四、实验内容和步骤： 冰的比熔解热的测量 欧阳物创编
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欧阳物创编 2024.02.07 （1）用冰箱制备0℃的冰 （2）对纯冰的质量和水的初温、水的质量的初步考虑 使水的初温比室温高约10℃～15℃，水的终温应比室温低。要求初温、终温各自与室温的绝对差值大致相等。实验时，尚需注意水的终温不能低于当时的露点，否则周围的水汽将会凝结在量热器内筒的外壁上，并向待测系统释放热量。因此，实验前应测定露点，选择水的初温；水的体积约占内筒的121为宜。 3（3）T-t曲线的测定 按上述估算，在量热器内筒加入适量的水，并将水温加热至估计的初温值。用天平分别称出加水前后的量热器的质量。准备好冰块，按下秒表，开始记录水温与时间的关系，5-6分钟后，把准备好的冰块揩干投入水中，继续记录水温与时间的关系，直至温度上升5-6分钟后为止，测出加冰后量热器的质量。自拟数据表格。 五、数据处理：室温27℃ 未加冰时的温度变化： 测量次数 保温杯+搅拌器+温度计质量M1（g） 加水后总质量M2（g） 522 6 9 28.8 28.7 冰溶解后水质量冰质量总质量M3 M2-M1（g） M3-M2(g) 591 198 69 1 324 时间（min） 0 3 温度（℃） 29.5 29 加冰后的温度变化： 时间（s） 0 温度（℃） 27 45 6 50 5.5 5 25 55 5 10 22 115 4 15 16 175 4.5 20 12 295 5 25 9 415 5 30 8 535 5.5 35 7 40 6.5 对数据进行处理，可得T-t曲线 欧阳物创编
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冰的溶解热实验报告之欧阳物创编
