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1、电热当量的测定电热当量的测定一、电热法测热功当量的原理一、电热法测热功当量的原理给电阻丝通电，电功为给电阻丝通电，电功为给电阻丝通电，电功为给电阻丝通电，电功为V VA A这些功转化为热量，加热液这些功转化为热量，加热液这些功转化为热量，加热液这些功转化为热量，加热液体，使其温度升高。体，使其温度升高。体，使其温度升高。体，使其温度升高。mm是吸收热量物体的质量，是吸收热量物体的质量，是吸收热量物体的质量，是吸收热量物体的质量，c c是相应物体的比热，是相应物体的比热，是相应物体的比热，是相应物体的比热， T T是温是温是温是温度的变化量。度的变化量。度的变化量。度的变化量。通过测量温度的变化
2、，计算出物体吸收的热量，通过测量温度的变化，计算出物体吸收的热量，通过测量温度的变化，计算出物体吸收的热量，通过测量温度的变化，计算出物体吸收的热量，假定电功全部转化为热量，并被全部吸收，则假定电功全部转化为热量，并被全部吸收，则假定电功全部转化为热量，并被全部吸收，则假定电功全部转化为热量，并被全部吸收，则可以计算出热功当量：可以计算出热功当量：可以计算出热功当量：可以计算出热功当量：实验中，吸收热量的物体有：水，量热筒内筒、实验中，吸收热量的物体有：水，量热筒内筒、实验中，吸收热量的物体有：水，量热筒内筒、实验中，吸收热量的物体有：水，量热筒内筒、搅拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极搅
3、拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极搅拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极搅拌器、电极和温度计。内筒、搅拌器和电极都是铜，温度计吸收的热量很难计算，我们通都是铜，温度计吸收的热量很难计算，我们通都是铜，温度计吸收的热量很难计算，我们通都是铜，温度计吸收的热量很难计算，我们通过多次实验，测出其吸收的热量相当于过多次实验，测出其吸收的热量相当于过多次实验，测出其吸收的热量相当于过多次实验，测出其吸收的热量相当于5 5 5 5克铜在克铜在克铜在克铜在相同条件下吸收的热量。相同条件下吸收的热量。相同条件下吸收的热量。相同条件下吸收的热量。因此，测出温度的变化值后，可按下式计算热量因此，测出温度的变
4、化值后，可按下式计算热量因此，测出温度的变化值后，可按下式计算热量因此，测出温度的变化值后，可按下式计算热量下标下标下标下标1 1和和和和2 2分别指水和铜质材料，分别指水和铜质材料，分别指水和铜质材料，分别指水和铜质材料，T Tf f和和和和T T0 0分别是终分别是终分别是终分别是终温和初温。温和初温。温和初温。温和初温。因此，热功当量可以表示为因此，热功当量可以表示为因此，热功当量可以表示为因此，热功当量可以表示为CDT2tt1T/ t/ 分分ABT0二、终温的散热修正二、终温的散热修正加热过程可以用图中的加热过程可以用图中的加热过程可以用图中的加热过程可以用图中的曲线来表示。在曲线来表
5、示。在曲线来表示。在曲线来表示。在B B B B点开点开点开点开始通电，始通电，始通电，始通电，C C C C点断电，通点断电，通点断电，通点断电，通电时间电时间电时间电时间t t t t，断电后温度，断电后温度，断电后温度，断电后温度继续升高，到继续升高，到继续升高，到继续升高，到D D D D点达到点达到点达到点达到最大值最大值最大值最大值T T T T2 2 2 2. . . .由于在通电过程中存在散热，因此，最高温度由于在通电过程中存在散热，因此，最高温度由于在通电过程中存在散热，因此，最高温度由于在通电过程中存在散热，因此，最高温度T T T T2 2 2 2并并并并不是真正的终温不
6、是真正的终温不是真正的终温不是真正的终温T Tf f，要得到，要得到，要得到，要得到T Tf f需进行散热修正。需进行散热修正。需进行散热修正。需进行散热修正。T=T2 - TEEt2CDT2tt1T/ t/ 分分ABT0在自然冷却过程中，散热速率为在自然冷却过程中，散热速率为在自然冷却过程中，散热速率为在自然冷却过程中，散热速率为通电的初始时刻，由于温度与环境温度相同，没有通电的初始时刻，由于温度与环境温度相同，没有通电的初始时刻，由于温度与环境温度相同，没有通电的初始时刻，由于温度与环境温度相同，没有散热；散热；散热；散热；随温度升高，散热速率逐渐增大，到最高温度随温度升高，散热速率逐渐增
7、大，到最高温度随温度升高，散热速率逐渐增大，到最高温度随温度升高，散热速率逐渐增大，到最高温度时，散热达到最大，与自然冷却时相同。因此时，散热达到最大，与自然冷却时相同。因此时，散热达到最大，与自然冷却时相同。因此时，散热达到最大，与自然冷却时相同。因此加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速加热过程中平均散热速率为自然冷却时散热速率的一半，即：率的一半，即：率的一半，即：率的一半，即：修正后的终温修正后的终温修正后的终温修正后的终温T Tf f应等于应等于应等于应等于T T2 2加上一个修正项。加上一个修正项。加
8、上一个修正项。加上一个修正项。如果开始加热时的温度与室温不一致，则平均如果开始加热时的温度与室温不一致，则平均如果开始加热时的温度与室温不一致，则平均如果开始加热时的温度与室温不一致，则平均冷却速率应该为冷却速率应该为冷却速率应该为冷却速率应该为 为开始加热时的冷却速率，记室温为为开始加热时的冷却速率，记室温为为开始加热时的冷却速率，记室温为为开始加热时的冷却速率，记室温为 ，则，则，则，则T=T2 - TEEt2CDT2tt1T/ t/ 分分ABT0FTft1/2终温的散热修正也可以使用终温的散热修正也可以使用终温的散热修正也可以使用终温的散热修正也可以使用作图法作图法作图法作图法求得。求得
9、。求得。求得。每隔一定时间记录相应温度，在坐标纸上描出每隔一定时间记录相应温度，在坐标纸上描出每隔一定时间记录相应温度，在坐标纸上描出每隔一定时间记录相应温度，在坐标纸上描出温度随时间的变化曲线。反向延长温度随时间的变化曲线。反向延长温度随时间的变化曲线。反向延长温度随时间的变化曲线。反向延长DEDE，与，与，与，与t t1 1中中中中垂线交于垂线交于垂线交于垂线交于F F点，点，点，点，F F点对应的温度即为终温点对应的温度即为终温点对应的温度即为终温点对应的温度即为终温T Tf f。三、实验内容三、实验内容（1 1）计算法计算法计算法计算法称水的质量称水的质量称水的质量称水的质量m m m
10、 m1 1 1 1（超过内筒三分之二）；（超过内筒三分之二）；（超过内筒三分之二）；（超过内筒三分之二）；称铜质材料的质量称铜质材料的质量称铜质材料的质量称铜质材料的质量m m m m2 2 2 2（内筒、搅拌器和导（内筒、搅拌器和导（内筒、搅拌器和导（内筒、搅拌器和导流棒）；流棒）；流棒）；流棒）；连接电路（可暂不连电压表），条件：电连接电路（可暂不连电压表），条件：电连接电路（可暂不连电压表），条件：电连接电路（可暂不连电压表），条件：电源电压源电压源电压源电压20V20V20V20V，电流表用，电流表用，电流表用，电流表用2.5A2.5A2.5A2.5A档，电压表用档，电压表用档，电压表
11、用档，电压表用200V200V200V200V档；档；档；档；记录初温记录初温记录初温记录初温T T T T0 0 0 0；通电，并用秒表计时；通电，并用秒表计时；通电，并用秒表计时；通电，并用秒表计时；温度超过初温温度超过初温温度超过初温温度超过初温7 7 7 7左右时断电，记录通电时左右时断电，记录通电时左右时断电，记录通电时左右时断电，记录通电时间间间间t t t t（不停表，继续搅拌）（不停表，继续搅拌）（不停表，继续搅拌）（不停表，继续搅拌）；温度开始下降时记录最高温度温度开始下降时记录最高温度温度开始下降时记录最高温度温度开始下降时记录最高温度T T T T2 2 2 2及时间及时
12、间及时间及时间t t t t1 1 1 1；重新计时，自然冷却重新计时，自然冷却重新计时，自然冷却重新计时，自然冷却t t t t2 2 2 2=12=12=12=12分钟后，记录温度分钟后，记录温度分钟后，记录温度分钟后，记录温度T T T TE E E E；再次通电，从电流表读出电流再次通电，从电流表读出电流再次通电，从电流表读出电流再次通电，从电流表读出电流I I，用万用表测，用万用表测，用万用表测，用万用表测出两电极间的电压出两电极间的电压出两电极间的电压出两电极间的电压U U。（2 2）作图法作图法作图法作图法过程与计算法一样，在过程与计算法一样，在过程与计算法一样，在过程与计算法一
13、样，在t t1 1时间内每时间内每时间内每时间内每3030秒记录一秒记录一秒记录一秒记录一次温度值，自然冷却过程中每次温度值，自然冷却过程中每次温度值，自然冷却过程中每次温度值，自然冷却过程中每2 2分钟记录一次分钟记录一次分钟记录一次分钟记录一次温度值。温度值。温度值。温度值。（3 3）数据处理要求数据处理要求数据处理要求数据处理要求用计算法计算终温用计算法计算终温用计算法计算终温用计算法计算终温T Tf f，热功当量，热功当量，热功当量，热功当量J J，与热功当量，与热功当量，与热功当量，与热功当量的公认值比较，计算定值误差；的公认值比较，计算定值误差；的公认值比较，计算定值误差；的公认值
14、比较，计算定值误差；作图法：在坐标纸上画出作图法：在坐标纸上画出作图法：在坐标纸上画出作图法：在坐标纸上画出T-tT-t曲线，由图求出曲线，由图求出曲线，由图求出曲线，由图求出T Tf f，计算，计算，计算，计算J J，计算，计算，计算，计算J J的定值误差。的定值误差。的定值误差。的定值误差。相关参数相关参数水的比热水的比热水的比热水的比热 c c1 1=1.00 =1.00 卡卡卡卡/( /(克克克克. .度度度度) )铜的比热铜的比热铜的比热铜的比热 c c2 2=0.092 =0.092 卡卡卡卡/( /(克克克克. .度度度度) )J J的公认值的公认值的公认值的公认值 J=4.18
15、68J=4.1868焦耳焦耳焦耳焦耳/ /卡卡卡卡数据记录数据记录水的质量水的质量水的质量水的质量 mm1 1= = g g铜质材料的质量铜质材料的质量铜质材料的质量铜质材料的质量 mm2 2= = g g水的初温水的初温水的初温水的初温 T T0 0= = 通电时间通电时间通电时间通电时间 t t= = s s最高初温最高初温最高初温最高初温 T T2 2= = 达到达到达到达到T T T T2 2 2 2的的的的时间时间时间时间 t t= = s s自然冷却时间自然冷却时间自然冷却时间自然冷却时间 t t2 2= = 分分分分自然冷却后的温度自然冷却后的温度自然冷却后的温度自然冷却后的温度 T TE E= = 电流电流电流电流I I= = A A 电压电压电压电压U U= = V V室温室温室温室温 = =
