借助牛顿冷却定理测定盐水的比热容第25摘要:借助冷却法对不同含量的盐碱液的比热容进行了测定,并对含量与比热容的关系进行了借助冷却法测定物质的比热容是普通化学实验中常用的技巧,它可以检测固体的比热容,也可以检测液体的比热容。本文借助冷却法对不同含量的盐碱液的比热容进行了测定,并剖析了含量与比热容1。1实验装置本实验所采用的实验装置是一个具有内外筒的量热器。外筒由双壁水筒制成,上面装有搅拌器。内筒,内筒搅拌器,待测液体或水组成测定系统。该装置的设计是设法使系统在室温恒定的1。2实验原理及方式采用比较的方式检测不同含量的盐水的比热容。以牛顿冷却定理为实验原理。即:一个系统的气温假如低于环境湿度,系统就要散热;倘若高于环境湿度,系统就要放热。当一个系统的气温与环境湿度相差不大时,系统的散热速度dq/dt同系统气温与环境湿度之差(一)成反比,用dT/dt为系统的冷却速度,为散热系数,为系统的比热容,,分别为系统和环境的体温。假如在实验的过程中能保证环境湿度的变化比系统气温的变化小好多物理实验盐水,则0可以觉得是常为积分常数,借助上式分别测出水和待测液体的冷却情况,因为水的比热容已知,通过比c|。为盛水系统的比热容,cI2为盛待测液体系统的比热容。
假如用同一个容器装水和液体,并保持体温基本相同,则K1-==K。令Is。,Is分别代表In(T一口)-一t图线中两条直线的斜率,即S。=K/C,。,S=K/C,,则有:Is。c|。=Sc|。上式中Is。,Is可通过做图或最小二加法求出。比热容c|l(包括内筒,搅拌器,湿度计及水的比热容)为已知,比热容中只有待测液体的比热容是未知的,mo,Co,mx,分别为水及待测液体的质量和比热容,m。,C。为内筒及搅拌器的质量和比热容。2。1含量为lO%的盐水比热容的测定首先检测内筒及搅拌器的质量,之后测出300mL水碱液及同容积含量为10%的盐水碱液的质量(见表1)。当表2水和10%盐水冷却过程中的系统气温时的环境湿度为恒温5。5~C,取(T一)15。,将其分别装入内筒中,并每隔2nfin检测水或待测液体的系统气温,以hl(一)及相应t的数据由于In(T一)水=f+bl,相当于Y=Sl+bl借助最小二加法得:[3Isl=/,而(施一牙)(一),=(筏一)2o求得S。后采用同样的方式求出Is。数据的估算结果如下:2。2含量为20%的盐水比热容的测定同上,首先检测内筒及搅拌器的质量,之后测出300mL,水碱液及通容积含量为20%的盐水碱液的质量(见表3),当时的环境湿度为恒温22。
0cI=,取表4水和20%盐水冷却过程中的系统气温一0)1509将其分别装入内筒中物理实验盐水,并每隔2min相应t的数据(见表4),用最小二加法求Is。,Is,并l0%盐水比热容数据处理过程,估算结果得:S。=一0。0146,S=一0。0153(1)通过对不同含量盐水碱液的比热容测定得出随着含量的降低,液体的比热容降低。在实验过程中,系统体温的确切检测,起着关键性的作用,因而检测系统气温时采用最小分度为1度的气温计。另外在检测过程中,要不断搅拌,一方面使环境湿度恒定,另一方面使系统均匀散热,这样可以降低检测(2)通过借助牛顿冷却定理检测液体的比热容,加深了中学生对牛顿冷却定理的理解,同时使中学生认识到学有所用,借助理论知识可以解决一些实际问题,培养了中学生解决实际问题的能力。[1]龚余庆。普通化学实验中的数据处理[M]。长春:东北电讯工程大学出版社,1985材料热学[M]。上海:上海工业学院出版社,20O0。117。《材料热学)教学中容易忽略的几个问题[J]。农机具化研究,2O04,(2):276
