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1、热功当量的测定,物理实验教学中心,实验背景,焦耳,1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温。他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。该定律称为焦耳-楞次定律。上述实验也使焦耳想到了机械功与热的联系，经过反复的实验、测量，焦耳终于测出了热功当量，但结果并不精确。1843年8月21日，在英国学术会上，焦耳报告了他的论文论电磁的热效应和热的机械值，他在报告中说1千卡的热量相当于460 kgm的功。他的报告没有得到支持和强烈的反响，这时他意识到自己还需要进行更精确的实验。,焦耳曾对他的弟弟说，“我一生只做了两三件事，没有什么值得炫耀的
2、。”相信对于大多数物理学家，他们只要能够做到这些小事中的一件也就会很满意了。焦耳的谦虚是非常真诚的。很可能，如果他知道了在威斯敏斯特教堂为他建造了纪念碑，并以他的名字命名能量单位，他将会感到惊奇的，虽然后人决不会感到惊奇。,实验目的,测量机械功转变为热能的能量守恒定律，并测量 热功当量。 掌握热力学实验结果的曲线校正方法。,实验仪器,J-FR3型热功当量实验仪、天平（50mg）及附件、烧杯、温度计（0.1）、秒表、砝码、钢卷尺。,J-FR3型热功当量实验仪,实验原理,J-FR3型热功当量实验仪的主要部分为两个黄铜制成密切相合的圆锥体。外圆锥体直立于转轴上，可由摇轮通过皮带传动使其转动。并有记转
3、器与转轴相联。内圆锥体系空心铜杯，可盛放水，上置大圆盘，沿圆盘外周用软线通过一小滑轮悬挂砝码，使产生一力矩，以阻止内圆锥体随同外圆锥体转动。若此力矩与内圆锥体间的摩擦力矩相等且作用方向相反时，内锥体将停留不转动，砝码亦悬空。此种情况下，相当于外锥体转动一样。砝码下落所作的功则完全消耗在克服内外锥体间的摩擦，故若圆盘半径为R，外锥体转动n转相当于砝码下落2nR。,此项摩擦消耗的功全部转变为热能。其热量可由内外锥体及杯内所盛水的温度变化量来求算 。,实验内容与步骤,熟悉仪器,记录数据,室温：由温度计读出。,圆盘周长：用圆盘上的线绕圆盘一周，用钢卷尺测量细线的长度。,搅拌棒的质量，内、外圆锥体的质量
4、：由天平测出。,用烧杯取大约100ml的水,记转器初始值：注意左边的计数盘每格为一转，而右边的计数盘每 格为100转。,重新装上大圆盘并插入温度计并浸入水中央,随即摇动手轮，控制摇轮速度，使砝码保持在悬挂空中状态，继续不停摇转，并不时搅动搅拌器及观察温度计并记录每一时刻对应的温度，每隔两三分钟记录一次，待温度计指示水温已比室温约高2时停止摇转，一面继续搅动搅拌器并注意温度计指示值的变化，停止摇转后温度仍会上升，将最高指示值记下，记录记转器最后读数。,不断地用搅拌器搅拌水，每隔大约2 min记录一次水的温度，记录58组数据,整理桌面的仪器,注意事项,摇动摇轮时一定要匀速，切勿过快以免将细线拉断。 小心使用温度计，轻拿轻放，凡打碎温度计者将按仪器损坏 赔偿制度处罚。,思考题,是否一定要是在系统加热前的温度？可否任意选定？是否一开始加热就要记时？ 以实验数据说明散热修正的必要，如不修正，将会有多大的误差？ 如何判定散热修正后末温是正确的？,
