用混合法测固体比热
[实验目的]
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。
[实验原理]
当物体的温度升高（降低）时，它所吸收（放出）热量的多少，与物体升高（降低）的温度、物体质量及其性质有关。若质量为m的物体，当温度升高(降低)Δt时，它所吸收（放出）的热量Q为
Q＝mcΔt （1-1）
式中c称为该物质的比热容。在一定温度范围内，它近似于恒量，其数值等于使单位质量的均匀物质，温度升高一度所必需给予它的热量。在国际单位制(SI)中，单位是J·Kg－1·K－1。
温度不同的两个物体相互热接触组成一个热学系统后，热量将由高温物体传递给低温物体。如果热交换过程中系统是理想的孤立系统，而系统没有向外界环境
散失热量也没有自外界环境吸收热量，系统最后将达到均匀稳定的热平衡。在此过程中，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量:
设质量为m，温度为t2的高温物体与温度均为t1(t1 mc(t2-t)=( m0c0 + m1c1)( t- t1) (1-2) 于是物体的比热容C可测得。[已知水的比热容 C0 = 4.182kJ/(kg.k)] 下面讨论几个减小和消除实验误差的问题： 1．温度t1的选取。 实验中的固体是金属颗粒，导热性能好，很容易与已知比热容的低温物质达到热平衡。用蒸汽加热达到一个特定的温度——水的沸点，即t2=100℃。 量热器并非理想的孤立系统，在实验过程中和外界存在有热交换，为了减小实验误差，可以把实验中水的初温t1做合理的选择，使它在投放金属粒之前比环境温度（室温）T0低t1，而使混合后的热平衡温度t比环境温度T0高t2，并且尽量使t1等于t2，这样，在整个实验过程中，前半过程系统因低于环境温度而吸收的热量和后半过程系统因高于环境温度而散失的热量大体上相等，互相补偿抵消掉了，这种方法称为冷热补偿法。此方法虽然相当粗略，但是对于过程进行较快的实验，应用起来却是很方便常用的。 为了找到合适的初温就必须先进行试做，找到t-t1，从而根据室温再确定t1（其它条件基本保持和试做条件相同）。 2．外推法确定混合前水的初温和混合后系统的终温。 因为冷热物体混合达到热平衡需要时间，而量热器并非理想孤立系统，系统不断地和外界交换热量，因此混合前水的初温和混合后系统的终温均不可能准确读出。为校正由此而产生的系统误差，热学实验中通常采用如下方法： 混合前，每隔一段时间测定一次水温(比室温低)、倒入金属粒后测定水升温及 1-1 温度-时间曲线关系 系统温度达到最高点后自然冷却时温度的变化过程，画成如图(1-1)所示的实验曲线。为此，绘制水的温～时曲线，根据牛顿冷却定律来 修正温度。方法如下：若在实验中做出 水的温～时曲线如图1-1所示，AB段表示混 合前量热器及水的冷却过程，BC段表示混合 过程, CD段表示混合后冷却过程。通过G点 作与时间轴垂直的一条直线交AB、CD的延长 线于E和F，使面积BEG与面积CFG相等， 这样，E和F点对应的温度就是热交换进行无
用混合法测固体比热--讲义_1
