试谈用混合量热法测定冰的熔解热VIP专享VIP免费

第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共9页用混合量热法测定冰的熔解热【目的要求】1．正确使用量热器，熟练使用温度计；2．用混合量热法测定冰的熔解热；3．进行实验安排和参量选取；4．学会一种粗略修正散热的方法——抵偿法。【引言】物质从固相转变为液相的相变过程称为熔解。一定压强下晶体开始熔解时的温度称为该晶体在此压强下的熔点。对于晶体而言，熔解是组成物质的粒子由规则排列向不规则排列的过程，破坏晶体的点阵结构需要能量，因此，晶体在熔解过程中虽吸收能量，但其温度却保持不变。物质的某种晶体熔解成为同温度的液体所吸收的能量，叫做该晶体的熔解潜热。单位：。本实验用混合量热法测定冰的熔解热。其基本做法如下：把待测系统A与某已知热容的系统B相混合，并设法使其成为一个与外界无热量交换的孤立系统C=A+B。第2页共9页第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页这样A（或B）所放出的热量将全部为B（或A）所吸收，因而满足热平衡方程：(18.1)已知热容的系统在实验过程中所传递的热量Q是可以由其温度的改变及其热容C3计算出来的：(18.2)于是，待测系统在实验过程中所传递的热量即可求得。冰的熔解热也就可以据此测定。由上所述，保持实验系统为孤立系统是混合量热法所要求的基本实验条件。为此，整个实验在量热器内进行，同时要求实验者本人在测量方法及实验操作等方面去设法保证。当实验过程中系统与外界的热量交换不能忽略时，就必须作一定的散热修正。【实验原理】质量M、温度的冰块与质量m、温度的水相混合，冰全部熔解为水后，测得平衡温度为。第3页共9页第2页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共9页假定量热器内筒与搅拌器的质量分别为m1、m2，其比热容分别为c1和c2；数字式温度计之测温传感器（铂电阻测温探头）自身热容甚小，可忽略不计；水及冰的比热容分别为c和ci（在－40℃～0℃范围内，）；冰的熔点为。则由热平衡方程可得：本实验条件下，冰的熔点可认为是0℃，也可选取冰块的温度=0℃。于是，冰的熔解热可由下式求出：(18.3)由于量热器的绝热条件并不十分完善，实际实验系统并非严格的孤立系统，所以，在做精密测量时，就需设法求出实验过程中系统与外界交换的热量，以作适当的散热修正。本实验介绍一种粗略修正散热的所谓抵偿法。其依据是牛顿冷却定律。当系统的温度高于环境温度时，它就要散失热量。实验证明：当温差较小（一般不超过15K）时，（非自然对流）系统①的散第4页共9页第3页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共9页热制冷速率与温差成正比。此即牛顿冷却定律：(18.4)其中，dq表dt时间内系统与外界交换的热量。比例系数k为一个与系统表面积成正比并随表面辐射本领而变的常数，称为散热常数。其物理意义为：单位温差下，单位时间的热量损失。其单位为：。负号的意义表示当系统温度高于环境温度时散失热量，即：，系统向外界放出热量；反之，，系统从外界吸收热量。在实验过程中，如果恰当地将系统的初温和末温分别选择在室温的两侧，即：，并且使整个实验过程中系统与外界的热量传递前后彼此抵消，则可以达到散热修正之目的。量热器中水温随时间的变化应该是一条指数下降的曲线，如图18-1所示。对式(18.4)求积分，即可得到由t1到t2（对应温度及）时间内，整个系统与外界交换的热量第5页共9页第4页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共9页其中，表示图18-1中的阴影面积。由上式可见，当时，实验过程中系统与外界交换的热量q。因此，只要适当地选择参数，使曲线与环境温度直线围成的两块面积近似相等，即：，就可以使系统很好地近似为一个孤立系统。由曲线可知，欲使，就必须使。实验前，应做出明确的计划，实验中注意选取及适当调整参数第6页共9页第5页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共9页m,M及等，使满足上式。但应注意到的条件，否则，冰将不能全部熔解。【仪器用具】量热器，NTY...