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1、用混合量热法测定冰的熔解热 【目的的要求】 1 正确使用用量热器，熟熟练使用温温度计； 2 用混合量量热法测定定冰的熔解解热； 3 进行实验验安排和参参量选取； 4 学会一种种粗略修正正散热的方方法抵偿法法。 【引言言】物质从从固相转变变为液相的的相变过程程称为熔解解。一定压压强下晶体体开始熔解解时的温度度称为该晶晶体在此压强下下的熔点。对对于晶体而而言，熔解解是组成物物质的粒子子由规则排排列向不规规则排列的的过程，破破坏晶体的的点阵结结构需要能能量，因此此，晶体在在熔解过程程中虽吸收收能量，但但其温度却却保持不变变。物质的的某种晶体体熔解成为为同温度的的液体所吸吸收的能量量，叫做该该晶体的熔
2、熔解潜热。单单位：。本实实验用混合合量热法测测定冰的熔熔解热。其其基本做法法如下：把把待测系统统A与某已已知热容的的系统B相相混合，并并设法使其其成为一个个与外界无无热量交换换的孤立系系统 C=A+B。这这样A（或或B）所放放出的热量量将全部为为B（或或A）所吸吸收，因而而满足热平平衡方程：(118.1)已知热热容的系统统在实验过过程中所传传递的热量量 Q是可可以由其温温度的改变变 及其热热容C3 计算出来来的：(188.2)于是，待待测系统在在实验过程程中所传递递的热量即即可求得。冰冰的熔解热热也就可以以据此测定定。由由上所述，保保持实验系系统为孤立立系统是混混合量热法法所要求的的基本实验验
3、条件。为为此，整个个实验在量量热器内内进行，同同时要求实实验者本人人在测量方方法及实验验操作等方方面去设法法保证。当当实验过程程中系统与与外界的热热量交换不不能忽略时时，就必须须作一定的的散热修正正。 【实验验原理】质量MM 、温度度的冰块与与质量m、温温度 的水水相混合，冰冰全部熔解解为水后，测测得平衡温温度为。假定量量热器内筒筒与搅拌器器的质量分分别为 mm1、m22 ，其比比热容分别别为 c11和 c22；数字式式温度计之之测温传感器（铂铂电阻测温温探头）自自身热容甚甚小，可忽忽略不计；水及冰的的比热容分分别为c 和ci（在在400范围内内， ）；冰的熔点点为。则由由热平衡方方程可得：本
4、实验条条件下，冰冰的熔点可可认为是00，也可选选取冰块的的温度= 0。于是，冰冰的熔解热热可由下式求出出：(118.3)由于于量热器的的绝热条件件并不十分分完善，实实际实验系系统并非严严格的孤立立系统，所所以，在做做精密测量量时，就就需设法求求出实验过过程中系统统与外界交交换的热量量，以作适适当的散热热修正。本实验验介绍一种种粗略修正正散热的所所谓抵偿法法。其依据据是牛顿冷冷却定律。当当系统的温温度高于环环境温度时，它它就要散失失热量。实实验证明：当温差较较小（一般般不超过115K ）时时，（非自自然对流）系系统的散热制冷冷速率与温温差成正比比。此即牛牛顿冷却定定律：(188.4)其中，ddq
5、 表ddt 时间间内系统与与外界交换换的热量。比比例系数kk 为一个个与系统表表面积成正正比并随表表面辐射本本领而变的的常数，称称为散热常常数。其物物理意义为为：单位温温差下，单单位时间的的热量损失失。其单位位为：。负号的的意义表示示当系统温温度高于环环境温度时时散失热量量，即：，系统向向外界放出出热量；反反之，系系统从外界界吸收热量量。在实验验过程中，如如果恰当地地将系统的初温温和末温分分别选择在在室温的两两侧，即：，并且使使整个实验验过程中系系统与外界界的热量传递前前后彼此抵抵消，则可可以达到散散热修正之之目的。量量热器中水水温随时间间的变化应应该是一条条指数下降降的曲线，如如图18-1所
6、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，表示图118-1中中的阴影面面积。由上式可可见，当 时，实验验过程中系系统与外界界交换的的热量 qq。因此，只只要适当地地选择参数数，使曲线线与环境温温度 直线线围成的两两块面积近近似相等，即即：，就可可以使系统统很好地近近似为一个个孤立系统统。由由曲线可知知，欲使 ，就必须须使。实验验前，应做做出明确的的计划，实验中中注意选取取及适当调调整参数mm, M及及 等，使使满足上式。但但应注意到到 的条件件，否则，冰冰将不能全全部熔解解。 【仪器器用具】量热器器，NTYY-2A型型数字式温温度计（2
7、5.001255.0） ，物物理天平（或或电子天平平)，玻璃璃皿，干拭布，冰冰及热水等等。 【实验验内容】测定冰冰熔解热的的操作步骤骤由学生自自己安排。粗粗选参数，先先进行一次次实验，在在分析情况况和结果的的基 础上，调调整并确定定m、及MM 的大致致数值，然然后仔细地地重复实验验。为进行行散热修正正，由投冰冰始，每间间 隔100-20ss记录一次次温度，直直至由温度度的变化可可以确认冰冰已全部溶溶解为止。如如改用温度度传感器并并配合适 当接口口，则可由由微机自动动记录tt关系曲线线。 【注意意事项】 1 室温应取取实验前、后后的平均值值；水的初初温，可高高出室温约约10 15 ；配置温温水时
8、，又又应略高于 约11 2 （为什么么？）。 2 严守天平平的操作规规则。 3 投冰前应应将其拭干干，且不得得直接用手手触摸；其其质量不能能直接放在在天平盘上上称衡，而而应由投冰冰前、后量热器器连同水的的质量差求求得。 4 注意掌握握读取初温温的时机。为为测准 ，可可在投冰前前每隔一定定时间（如如1minn）读，取取45个个点，再记下冰冰着水面的的时间，即即可用外推推法较准确确地确定出出。 5 为使温度度计示值确确实代表系系统的真实实温度，整整个实验过过程中（包包括读取前前）要不断断轻轻地进进行搅拌（搅搅拌的方式式应因搅拌拌器的形状状而异）。 6 注意维护停表，使用各按钮时动作要轻。 7 上课
9、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混合量量热法所要要求的基本本实验条件件是什么？本实验是是如何得到到满足的？ 22本实验验中的“热力学系系统”是由哪些些组成的？量热器内内筒、外筒筒、温度计计、搅拌器器等都属于于该热力学系系统吗？ 33冰块投投入量热器器之前应做做好哪些准准备工作？投冰时应应注意什么么？ 4若若粗测后发发现面积，则则它说明了了什么？应应怎样改变变条件重做做？ 5下下述诸量：及M何时时测量？怎怎样测量？ 66怎样由由系统温度度的变化推推断冰已全全部溶解？末温是如如何确定的的？作图时时对应末温温的时刻tt2应如何确确定？ 7哪些因素素会影响 测量的准准确性？实实验中应怎怎样注意？ 88试定性性说明下述述情况给 的测量结结果带来的的影响。 （1） 测之前没没有搅拌； （2） 测后到投投冰之前相相隔了一段段时间； （3） 搅拌过程程中有水溅溅出； （4） 冰未拭干干就投入量量热器； （5） 实验过程程中打开量量热器盖子子看了看。