借助牛頓冷卻定理測定鹽水的比熱容第25摘要:借助冷卻法對不同含量的鹽堿液的比熱容進行了測定,并對含量與比熱容的關系進行了借助冷卻法測定物質的比熱容是普通化學實驗中常用的技巧,它可以檢測固體的比熱容,也可以檢測液體的比熱容。本文借助冷卻法對不同含量的鹽堿液的比熱容進行了測定,并剖析了含量與比熱容1。1實驗裝置本實驗所采用的實驗裝置是一個具有內外筒的量熱器。外筒由雙壁水筒制成,上面裝有攪拌器。內筒,內筒攪拌器,待測液體或水組成測定系統。該裝置的設計是設法使系統在室溫恒定的1。2實驗原理及方式采用比較的方式檢測不同含量的鹽水的比熱容。以牛頓冷卻定理為實驗原理。即:一個系統的氣溫假如低于環境濕度,系統就要散熱;倘若高于環境濕度,系統就要放熱。當一個系統的氣溫與環境濕度相差不大時,系統的散熱速度dq/dt同系統氣溫與環境濕度之差(一)成反比,用dT/dt為系統的冷卻速度,為散熱系數,為系統的比熱容,,分別為系統和環境的體溫。假如在實驗的過程中能保證環境濕度的變化比系統氣溫的變化小好多物理實驗鹽水,則0可以覺得是常為積分常數,借助上式分別測出水和待測液體的冷卻情況,因為水的比熱容已知,通過比c|。為盛水系統的比熱容,cI2為盛待測液體系統的比熱容。
假如用同一個容器裝水和液體,并保持體溫基本相同,則K1-==K。令Is。,Is分別代表In(T一口)-一t圖線中兩條直線的斜率,即S。=K/C,。,S=K/C,,則有:Is。c|。=Sc|。上式中Is。,Is可通過做圖或最小二加法求出。比熱容c|l(包括內筒,攪拌器,濕度計及水的比熱容)為已知,比熱容中只有待測液體的比熱容是未知的,mo,Co,mx,分別為水及待測液體的質量和比熱容,m。,C。為內筒及攪拌器的質量和比熱容。2。1含量為lO%的鹽水比熱容的測定首先檢測內筒及攪拌器的質量,之后測出300mL水堿液及同容積含量為10%的鹽水堿液的質量(見表1)。當表2水和10%鹽水冷卻過程中的系統氣溫時的環境濕度為恒溫5。5~C,取(T一)15。,將其分別裝入內筒中,并每隔2nfin檢測水或待測液體的系統氣溫,以hl(一)及相應t的數據由于In(T一)水=f+bl,相當于Y=Sl+bl借助最小二加法得:[3Isl=/,而(施一牙)(一),=(筏一)2o求得S。后采用同樣的方式求出Is。數據的估算結果如下:2。2含量為20%的鹽水比熱容的測定同上,首先檢測內筒及攪拌器的質量,之后測出300mL,水堿液及通容積含量為20%的鹽水堿液的質量(見表3),當時的環境濕度為恒溫22。
0cI=,取表4水和20%鹽水冷卻過程中的系統氣溫一0)1509將其分別裝入內筒中物理實驗鹽水,并每隔2min相應t的數據(見表4),用最小二加法求Is。,Is,并l0%鹽水比熱容數據處理過程,估算結果得:S。=一0。0146,S=一0。0153(1)通過對不同含量鹽水堿液的比熱容測定得出隨著含量的降低,液體的比熱容降低。在實驗過程中,系統體溫的確切檢測,起著關鍵性的作用,因而檢測系統氣溫時采用最小分度為1度的氣溫計。另外在檢測過程中,要不斷攪拌,一方面使環境濕度恒定,另一方面使系統均勻散熱,這樣可以降低檢測(2)通過借助牛頓冷卻定理檢測液體的比熱容,加深了中學生對牛頓冷卻定理的理解,同時使中學生認識到學有所用,借助理論知識可以解決一些實際問題,培養了中學生解決實際問題的能力。[1]龔余慶。普通化學實驗中的數據處理[M]。長春:東北電訊工程大學出版社,1985材料熱學[M]。上海:上海工業學院出版社,20O0。117。《材料熱學)教學中容易忽略的幾個問題[J]。農機具化研究,2O04,(2):276
