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1、用混合量热法测定冰的熔解热 【目的的要求】 1 正确使使用量热热器，熟熟练使用用温度计计； 2 用混混合量热热法测定定冰的熔熔解热； 3 进行行实验安安排和参参量选取取； 4 学会会一种粗粗略修正正散热的的方法抵偿偿法。 【引言言】物质质从固相相转变为为液相的的相变过过程称为为熔解。一一定压强强下晶体体开始熔熔解时的的温度称称为该晶晶体在此此压强强下的熔熔点。对对于晶体体而言，熔熔解是组组成物质质的粒子子由规则则排列向向不规则则排列的的过程，破破坏晶体体的点阵结结构需要要能量，因因此，晶晶体在熔熔解过程程中虽吸吸收能量量，但其其温度却却保持不不变。物物质的某某种晶体体熔解成为为同温度度的液体体
2、所吸收收的能量量，叫做做该晶体体的熔解解潜热。单单位：。本实验验用混合合量热法法测定冰冰的熔解解热。其其基本做做法如下下：把待待测系统统A与某某已知热热容的系系统B相相混合，并并设法使使其成为为一个与与外界无无热量交交换的孤孤立系统统 C=A+BB。这样样A（或或B）所所放出的的热量将将全部为为B（或或A）所所吸收，因因而满足足热平衡衡方程：(188.1)已知知热容的的系统在在实验过过程中所所传递的的热量 Q是可可以由其其温度的的改变 及其热热容C33 计算算出来的的：(18.2)于是是，待测测系统在在实验过过程中所所传递的的热量即即可求得得。冰的的熔解热热也就可可以据此此测定。由上所述，保持
3、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。 【实验验原理】质量量M 、温温度的冰冰块与质质量m、温温度 的的水相混混合，冰冰全部熔熔解为水水后，测测得平衡衡温度为为。假定定量热器器内筒与与搅拌器器的质量量分别为为 m11、m22 ，其其比热容容分别为为 c11和 cc2；数数字式温温度计之之测温传传感器器（铂电电阻测温温探头）自自身热容容甚小，可可忽略不不计；水水及冰的的比热容容分别为为c 和和ci（在在4000范围围内， ）；冰冰
4、的熔点点为。则则由热平平衡方程程可得：本本实验条条件下，冰冰的熔点点可认为为是0，也可可选取冰冰块的温温度= 0。于是是，冰的的熔解热热可由下式式求出：(118.33)由于于量热器器的绝热热条件并并不十分分完善，实实际实验验系统并并非严格格的孤立立系统，所所以，在在做精密密测量时，就就需设法法求出实实验过程程中系统统与外界界交换的的热量，以以作适当当的散热热修正。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）系统的散热制冷速率与温差成正比。此即牛顿冷却定律：(18.4)其中，
5、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其中，表示示图
6、188-1中中的阴影影面积。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。 【仪器器用具】量热热器，NNTY-2A型型数字式式温度计计（225.001225.00） ，物物理天平平（或电电子天平平)，玻玻璃皿，干拭布，冰及热水等。 【实验验内容】测定定冰熔解解热的操操作步骤骤由学生生自己安安排。粗粗选参数数，先进进行
7、一次次实验，在在分析情情况和结结果的基基 础上上，调整整并确定定m、及及M 的的大致数数值，然然后仔细细地重复复实验。为为进行散散热修正正，由投投冰始，每每间 隔110-220s记记录一次次温度，直直至由温温度的变变化可以以确认冰冰已全部部溶解为为止。如如改用温温度传感感器并配配合适 当接接口，则则可由微微机自动动记录t关系系曲线。 【注意意事项】 1 室温应应取实验验前、后后的平均均值；水水的初温温，可高高出室温温约100 155 ；配置置温水时时，又应应略高于 约约1 2 （为什什么？）。 2 严守天平的操作规则。 3 投冰前应将其拭干，且不得直接用手触摸；其质量不能直接放在天平盘上称衡，
8、而应由投冰前、后量热器连同水的质量差求得。 4 注意掌握读取初温的时机。为测准 ，可在投冰前每隔一定时间（如1min）读，取45个点，再记下冰着水面的时间，即可用外推法较准确地确定出。 5 为使温度计示值确实代表系统的真实温度，整个实验过程中（包括读取前）要不断轻轻地进行搅拌（搅拌的方式应因搅拌器的形状而异）。 6 注意维护停表，使用各按钮时动作要轻。 7 上课时，要备直角坐标纸及铅笔，以便分析数据、调整参数、进行实验。 【考查查题】 11混合合量热法法所要求求的基本本实验条条件是什什么？本本实验是是如何得得到满足足的？ 2本本实验中中的“热力学学系统”是由哪哪些组成成的？量量热器内内筒、外外
9、筒、温温度计、搅搅拌器等等都属于于该热力学系系统吗？ 3冰块投投入量热热器之前前应做好好哪些准准备工作作？投冰冰时应注注意什么么？ 44若粗粗测后发发现面积积，则它它说明了了什么？应怎样样改变条条件重做做？ 55下述述诸量：及M何何时测量量？怎样样测量？ 6怎样由由系统温温度的变变化推断断冰已全全部溶解解？末温温是如何何确定的的？作图图时对应应末温的的时刻tt2应如何确确定？ 7哪哪些因素素会影响响 测量量的准确确性？实实验中应应怎样注注意？ 8试试定性说说明下述述情况给给 的测测量结果果带来的的影响。 （1） 测之前没有搅拌； （2） 测后到投冰之前相隔了一段时间； （3） 搅拌过程中有水溅出； （4） 冰未拭干就投入量热器； （5） 实验过程中打开量热器盖子看了看。