混合法測量液體比熱容實驗的改進創新

吳楊子

摘 要 應用混合法進行比熱容的實驗依據是系統與外界沒有發生熱交換、系統最終達到熱平衡的原則，而實際測量理想的絕熱系統很難實現，實驗的結果產生往往存在很大的系統誤差。本文主要論述了通過改進實驗裝置，改進冷熱水混合過程中的散熱環節，通過大量改進前后實驗數據的對比，誤差分析等數據處理，得出我們對混合法測量液體比熱容實驗改進創新的設計是有效的嘗試。

關鍵詞 混合法；比熱容；實驗改進；數據處理

中圖分類號 O6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）12-0010-03

混合法測量比熱容是物理學中的基本實驗，傳統的混合法測量液體的比熱容是將加熱好的食鹽水倒入燒杯中測量食鹽水的溫度之后，再將食鹽水倒入到量熱器的內筒之中，而在這一過程中熱的食鹽水的溫度高于外界向外界散發熱量，那么我們用溫度計測量出來的溫度來計算比熱容的話就會導致測量結果偏小，從而整個實驗的準確性降低。

我們將原裝置改進成將液體加熱和量熱器內筒連接在一起的一個實驗裝置，可以在液體加熱完成后直接快速的進入量熱器內筒中，從而減少整個過程的散熱損失。得出的結果與傳統的測量液體的比熱容的結果相比更加準確。

1 混合法測量液體比熱容的實驗原理和實驗方法

1.1 實驗原理

將溫度不同的物體混合后，如果由這些物體組成的系統沒有與外界交換熱量，最后物體將達到均勻、穩定的平衡溫度，在此過程中高溫物體所放出的熱量等于低溫物體所吸收的熱量，被稱為熱平衡原理，本實驗就是根據熱平衡原理將兩種溫度不同的液體混合通過混合法測量比熱容。

在本次實驗中我們的高溫物體都為10%食鹽水高于室溫10℃～15℃，低溫物體是量熱器內筒，攪拌器和室溫的水。

1.3 實驗過程

1）室溫下將一定量的食鹽溶于一定的熱水中，并不斷用攪拌器攪拌，并不斷加入食鹽使其溶解然后配置成濃度為10%的食鹽水，并對配置完成后的食鹽水進行加熱。

2）將燒杯加入適當的常溫水并將其放在電子天平進行稱量，得出燒杯和水的質量為，將燒杯中的水倒入量熱器中并插入溫度計每隔30s進行一次讀數并記錄下來記該溫度為，并對燒杯進行稱重得到燒杯的質量為，即可求出量熱器中水的質量=。

3）測量熱水的質量為，熱水的溫度，加入冷水的質量，水和量熱器的溫度為，攪拌混合后的溫度，通過以上測量出來的數據帶入（3）式中求出量熱器的熱容q。

4）用燒杯盛取食鹽水并將其放在電子天平上進行稱重，測出燒杯和食鹽水的質量為，并用溫度計測量食鹽水的溫度為，然后迅速將食鹽水倒入量熱器筒中，蓋上筒蓋用攪拌器均勻攪拌，并且每隔30s對混合的液體的溫度進行讀數，并以此記錄得出溫度為θ，然后稱量倒入食鹽水的燒杯質量為，從而可以計算出加入量熱器筒中的食鹽水質量為。

5）將上述測出的數值代入（2）式中求出食鹽水的比熱容。比熱容的單位是。且已知水的比熱容是。

6）重復以上步驟進行第二次實驗，求出10%食鹽水的比熱容。

2 創新改進后的混合法測量液體比熱容的實驗

我們將原裝置改進成將液體加熱和量熱器內筒連接在一起的一個實驗裝置，可以在液體加熱完成后直接快速的進入量熱器內筒中，從而減少整個過程的散熱損失。改進后的實驗裝置由支架、可以進行加熱的保溫筒、溫度計、保溫管組成。

我們首先將保溫筒中注入待測液體并測量整個保溫筒和帶測液體的總質量，然后將保溫筒固定在支架上并且將溫度計固定如保溫筒內如圖2所示，加熱保溫筒使待測液體的溫度上升，當上升到某個階段時，停止加熱看此時溫度計的示數當溫度計不再變化時進行讀數，這讀數就是將待測液體倒入量熱器內筒與冷水混合后的溫度。打開保溫筒下方的塞子，加熱的液體通過保溫管迅速進入量熱器內筒中，并稱量此時保溫筒的質量即可求出待測液體混合前的質量。

4 結論

通過以上實驗對比可以看出改進后的混合法測量液體的比熱容方法，它通過保溫筒和保溫管很大程度上減少了整個過程的熱量的散失，得出的結果與傳統的測量液體的比熱容的結果相比更加準確。

參考文獻

[1]張兆奎，繆連元，張立.大學物理實驗[M].2版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]秦允豪.普通物理學教程 熱學[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[3]黃近芳，王登龍.大學物理學[M].3版.北京：北京郵電大學出版社.

[4]葉凡.大學物理實驗[M].北京：北京郵電大學出版社，2011.