电热法测热功当量

实验编号0801004实验 名称电热法测热功当量实验课时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VItA 热效应，这些功将转化为参与热交换的工作物质的温升， 则 ，)()46. 0(0221100TTVmcmcmcQfL如没有热量散失到环境中去，必有热功当量 J 为 QAJ 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),(TkdtdT  01 TTlntkf(计算机中有现成计算程序引资利用 )1521dTdTdTTL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=1.3 0水吕内 筒搅拌 器铜电阻 丝降温 初阻 值1.1261K Ω电压4.90V比热 容1.0000.2102.100.0930.105降温 终阻 值1.1228K Ω电流1.00A质量 /g142.4523.853.0023.000.300降温 时间15min室温阻 值1.0905 KΩR0R1R2R3R4R5R6R7R81.10311.10491.10641.10801.10951.11111.11261.11421.1157R9R10R11R12R13R14R15升 温 阻 阻 /KΩ1.11721.11871.12021.12171.12321.12471.1262R0´R1´R2´R3´R4´R5´R6´R7´R8´1.12611.12581.12561.12531.12511.12491.12471.12451.1243R9´R10´R11´R12´R13´R14´R15´降 温 阻 值 / KΩ1.12401.12381.12361.12341.12321.12301.1228计 算 值K0.0061 /minδT-1.2039 °CW/JQ/calJ△JE修正 前4410.0 0895.83 54.92280.735817.5734 % 修正 后4410.0 01077.4 54.09300.09402.2450 %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），TmcA QAJii, J 变大，反之 J 变小。