物质比热容的测定研究(7)

物质比热容的测定研究

m1+m2)，同时放入质量为ms的冷水，组成系统1，温度为θ1，其次选择温度为θ′、质量为m′s的高温水(约60℃)作为系统2，再将系统1和系统2混合，设终温为θ2，根据热平衡方程有

[cjmj ct(m1 m2) csms 0.46V]( 2 1) csm s( 2) （11） 式中cj 为金属的比热容，ct为量热器内筒及搅拌器的比热容，cs为水的比热容，V为温度计插入水中的体积。由(11)式可得待测金属的比热容为

cj = - 21[csm ct(m1 m2) csms 0.46V] （12） mj 2 1

该方法不须使用加热器和蒸汽发生器，省了许多麻烦，具有仪器少、操作简便的特点，而且这种方法对减少热量损失，有较好的效果。实验时为了减少系统与外界的热量交换，系统1的初温一般选择低于环境温度，控制系统2的温度，使得混合后的温度高于环境温度，使系统1与环境的温度差约等于混合后系统与环境的温度差，这时在整个实验过程中，系统向环境的散热约等于吸热。

2.2.2 实验器材、数据记录及处理

1、实验器材和数据记录及处理

实验主要器材有：量热器、搅拌器、温度计、冷水、高温水、待测金属及物理天平等，实验时，分别测出量热器内筒、搅拌器的总质量为m1 + m2；量热器内筒、搅拌器以及冷水的总质量为m1 + m2 + ms；量热器内筒、搅拌器、冷水以及金属的总质量为m1 + m2 + ms + mj (即系统1 的质量)；量热器内筒、搅拌器、冷水、金属以及高温水(即系统2) 的总质量为m1 + m2 + ms + mj + m′s，以及温度计插入水中的体积V。即

m1 + m2 = 180. 20 ×10- 3 kg

m1 + m2 + ms = 385. 33 ×10- 3 kg

m1 + m2 + ms + mj = 536. 78 ×10- 3 kg

m1 + m2 + ms + mj + m′s = 637. 25 ×10- 3 kg，

V = 1. 8 ×10- 6 m3

系统1的温度、环境温度、系统2的温度以及混合后系统的终温分别为

θ1 = 16. 0 ℃,θ0 = 22. 0 ℃,θ′= 56. 4 ℃,θ2 = 28. 0 ℃

已知内筒及搅拌器、水的比热容分别为

ct = 0. 385 ×103J / kg ·K

cs = 4. 18 ×103J / kg ·K

由(2)式可得金属比热容为

cj 13 356.4 28.03 3[4.18 10 100.47 10 0.385 10 180.20 10 = 328.0 16.0151.45 10

4.18 103 205.13 10 3 0.46 1.8 10 6]

= 0. 443 ×103 J / kg ·k

2.2.3 讨论

在该实验中，选择高温点是水，且温度仅高于室温约40 ℃，由于水的比热