冰的比熔化热的测量实验报告

大学物理实验报告

课程名称：实验名称： 大学物理实验 冰的熔解热的测量

冰的熔解热的测量

一、 实验项目名称：冰的熔解热的测量 二、 实验目的

1.理解熔解热的物理意义，掌握用混合量热法测定冰的熔解热. 2.学会用图解法估计和消除系统散热损失的修正方法.

三、 实验原理

单位质量的固体物质在熔点时从固态全部变成液态所需的热量，称为该物质的比熔解热，一般用L来表示。

实验时将质量为m1克0℃的冰投入盛有m2克T1℃水的量热器内筒中，设冰全部熔解为水后平衡温度为T2℃，保温杯、搅拌器的质量分别为m3、 m4，其比热容分别为C1、C2和水的比热容为C0。根据混合量热法的原理，冰全部熔解为同温度（0℃）的水并从0℃升到T2℃过程中所吸收的热量等于其余部分（水m1、保温杯m3、搅拌器m4）从温度T1℃降到T2℃时所放出的热量，有

(m2c0m3c1m4c2)(T1T2)m1Lm1T2C0 (1) 冰的熔解热的实验公式为

L

式中水的比热容C0=4.18×103J/kg℃。

本实验“热学系统”依据混合量热法测量冰的熔解热，必须在系统与外界绝热的条件下进行实验。为了满足此条件，从实验装置、测量方法和实验操作等方面尽量减少系统与外界的热交换。由于实验系统不可能与环境温度始终一致，因此不满足绝热条件，可能会吸收或散失能量。因此，要适当地选择参数进行散热修正。牛顿冷却定律告诉我们，一个环境的温度T如果略高于环境温度T0（两者的温度差不超过10℃），系统就会散失热量，散热速率与温度差成正比，用数学

dQK(TT0)dt形式表示为

1(m2c0m3c1m4c2)(T1T2)T2C0m1 (2)

当SASB时（即直线围成的两块面积近似相等），系统的散热与吸热相互抵消，就可以将系统很好地近似为一个孤立系统。

四、 实验仪器

保温杯、搅拌器、温度计、天平、吸水纸、水、冰、烧杯、取冰夹、秒表。

五、 实验内容及步骤

1.用天平测量保温杯、搅拌器、温度计整体的质量为M1（g），记录室温为T（℃）。

2.在保温杯加入适量水后，测得整体的质量为M2（g），此时温度计的稳定为T1（℃）。

3.记录温度和时间的关系，每隔10—15秒记录一次温度。最后再次称取冰熔解后的质量为M3（g）。

4.根据数据绘制T—t曲线，公式L=m2C0(T1-T2)/m1-T2C0处理数据。 注意事项 ：

1.在实验过程中，应不断对系统加以搅拌，以使系统中各处温度均匀，并加快冰的溶解。

2.放冰时要轻而快，以免将水溅出。

3.测量中温度记的水银泡不能接触冰块，也不能保温杯壁。

六、 数据记录及处理

1.称取的质量

称取的质量T=25℃保温杯+温度计+搅拌器质加水后M2冰熔解后水质量冰质量量M1(g)（g）M3（g）m2=M2-M1m1=M3-M2309355366.611.6

2.记录温度和时间的关系，并绘制T—t曲线

时间（秒）温度（℃）0331522301745146013.175169017105171201713517.215017.316517.51801819518

用坐标纸绘图修正

数据处理：作图得T1=33℃ , T2=13℃ m1=11.6g , m2=46g , C0=4.18×103 J/(kg*℃)

代入L= m2×C0×(T1-T2)/m1﹣T2×C0=2.77×105 J/(kg·℃) 理论值L=3.35×105 J/(kg·℃) 相对误差为17.31%

七、实验结果分析与小结

误差分析

冰的熔解热理论值为3.35×105 J/(kg·℃)，实验值和理论值存在一定误差，相对误差为17.31%，我认为有以下几个原因：

1.系统不是一个严格的孤立系统，且操作不规范，与外界发生热交换。实验仪器的保温条件不够，造成的散热误差。

2. 投冰前未将冰拭干或者用手触摸冰造成操作误差。

3. 将水倒入量热器后未及时测量水的温度； 倒入冰前测量的水温未达到稳定值；倒入冰后未及时读出温度值。

4. 每个时间间隔内所读的温度值有人为的读数误差。 实验次数少所造成的偶然误差。

5. 搅拌不够均匀，引起的误差。实验过程中要求温度混合时刻均匀，而实际中很难保证搅拌足够均匀。

6.作图通过计算格数的方法来确定初、末温度的修正值，这样做误差很大。

实验感想

通过这次实验，我学习了冰的熔解热的测量的相关原理，也受益匪浅。我们做实验并不是只是为了测量数据，而是为了学会实验的方法，处理数据的方法，提高我们的动手能力和思考能力。

当然在实验中也遇到了很多问题。比如测量时动作不够迅速，导致数据的不准确。搅拌时搅拌太快，导致不均匀。和同伴合作时不够

默契，造成手忙脚乱。

老师也耐心的给我们一步一步分析原理，讲解注意事项。比如实验中的一些小技巧，比如根据牛顿冷却定律，在温差不太大时，散热速度（热量损失率）与温度差成正比，所以实验的初始温度不宜过大，一般高于环境温度10摄氏度左右为宜，同时加水量也应注意，一般加入超过量筒的水量为宜。以及冰的质量和水的质量的关系、散热修正法的使用。读数时采取倒数5秒使读数更加准确。

我们可以在实验中，对书上说介绍的知识产生更加直观，更加感性的认识。理论与实践相结合让我更好的理解了书中的内容，领略了物理理论的真谛。

八、 附上原始数据