《大学物理实验》-热学

孝感学院《大学物理实验-热学》实验报告 日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________ 姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】 实验12 金属线胀系数的测定 【实验目的】 1． 学习用__________或_______________测量_______________。 2． 测量_____________________________________________。 【实验仪器及型号】 _______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】 1． 线胀系数 实验表明：在一定的温度范围内，原长为 的物体，受热后其伸长量δ与其温度的增加量 近似成__________，与原长 亦成__________，即 ____________________ (式中的比例系数 称为固体的线胀系数) 大量实验表明，不同 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，请查表给出下列材料线胀系数的数量级。 几种材料的线胀系数 材 料 铜、铁、铝 普通玻璃、陶瓷 熔凝石英 数量级 2． 线胀系数的测量  固体的长度随温度的升高而增加，设L0为物体在温度t =0℃时的长度，则在常温下，物体在ｔ℃时的长度为 ____________________ 设物体在温度t1℃时的长度为L，温度升高为t2℃时，其长度增加了δ L=____________________ L+δ=____________________ 由上两式消去L0，整理后得 =____________________________ 而在实验条件下，______________ 所以 可近似写成 =____________________________　 3． 试估计本实验中金属杆的伸长量，并据此选择合适的测量器具。 ⑴估算 ⑵可选用的测量器具：__________，__________，__________，__________...... 4． 用已学过的测量微小长度变化的仪器，设计另一种测量δ的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 【实验 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 和步骤】 1、用游标卡尺测出室温下待测金属杆的原长L，测三次求出算术平均值。 2、安装好实验装置，调节螺钉，使千分表的指针转动一个微小的角度。 3、打开加热开关，观察加热盘温度的变化，直至温度稳定。把此时温度计为 ，读出千分表数值L 。 4、重复步骤3，设定温度依次递增5 ，且递增9次（如依次为55.0℃、60.0℃、65.0℃、70.0℃、75.0℃、80.0℃、85.0℃、90.0℃、95.0℃），随着温度的上升，千分表开始旋转，当温度稳定后，千分表停止动作，记下此时的温度值（ 、 、 、 、 、 、 、 、 ）及千分表读数（L 、L 、L 、L 、L 、L 、L 、L 、L ）。 5、用逐差法求出温度每升高5℃时铜杆的平均伸长量，并求出铜杆在这个温区内的线胀系数。 6、将铜杆换成铁杆，重复以上步骤，测出铁杆在某个温区的线胀系数。 请阐明实验中应注意的事项： ⑴_________________________________________________________________________________ ⑵_________________________________________________________________________________ ⑶_________________________________________________________________________________ 【实验数据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 】 1、测量铜杆的原长L 测量次数 1 2 3 平 均 值 L(mm) 2、记录对应温度时的千分表读数(逐差法) 3、千分表读数随温度变化表（曲线拟合法） 序 号 千分表 读数(__) 温度(___) 实验数据教师核查签字（未签字数据无效）：______________ 【实验数据处理】 1、计算得到铜杆的线胀系数（逐差法） ①温度每升高5 时，由逐差法处理数据，可得铜杆的平均伸长量 为： _________（mm） ②铜杆在（ _____ ， _____ ）温区的线胀系数为： EMBED Equation.DSMT4 ③误差分析 2、做金属杆长度随温度变化的关系曲线，并由此确定实验金属杆的线胀系数 【实验思考题和作业】 1．试分析哪一个量是影响实验结果精度的主要因素？ 2．试举几个在日常生活和 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术中应用或考虑线胀的实例。 孝感学院《大学物理实验-热学》实验报告 日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________ 姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】 实验13 冰的熔化热的测定 【实验目的】 1．测定__________。    2．掌握基本的测热方法:__________。    3．学习一种____________________的方法。 【实验仪器及型号】 _______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】 1． 用混合法测量冰的比熔解热 ⑴用混合法测量测量热的条件： _____________________________________ 该实验条件在具体实验中很难做到，本实验是通过控制实验的_______和________以弥补________的影响。 ⑵冰的比熔解热 ①熔解热的定义：_____________________________________________________________________。 ②查表给出冰的熔解热的标准值 ③本实验用混合法测量冰的比熔解热，由于在绝热系统中，某一部分所放出的热量等于其余部分所吸收的热量。在量热器筒中，用M克0℃的冰与m克 的温水混合，当冰全部溶解成水时，平衡温度为 ，设量热器内筒和搅拌器的质量分别为 、 ，其比热容分别为 、 ，在系统与外界无热量交换的条件下，有热平衡方程 __________________________________________________________ 将上式整理得       _________________________________________________________ 2．弥补散热修正 ⑴牛顿冷却定律 文字表述：____________________________________________________________________________ 公 式： _______________________ ⑵散热修正 在实验过程中，系统向环境散失的热量 系统向环境吸收的热量 ⑶本实验中为满足SA≈SB，初温T2及末温T1以及室温θ应满足的关系是什么？ T2_____θ， T1_____θ， 具体做法是要进行多次实验，而且在做完某次实验并绘制出T-t曲线后，根据SA和SB的面积判断出下一次实验应如何改变T2和T1。如此反复多次，就能找出最佳的初温T2和末温T1。 【实验内容和步骤】 1．冰的制备 问：冰块投入量热器内筒时，若冰块外面附有水，将对实验结果有何影响（只需定性说明）？ 答： 2．合理选择各个参数的数值 在做实验时可以适当选择数值的参量有水的质量m、冰的质量M、初温T2及末温T1。在做第一次实验时，T2可比环境温度高__________℃，水量约为量热器内筒容积的_______左右，放入的冰块必须________________________，使冰尽快溶解。若末温T1太低，第二次实验时为了提高末温，可以_______冰块的质量，也可以__________水的质量或__________初温。应该注意，末温不能选得太低，以免内筒外壁出现凝结水而改变其散热系数。 3．冰的溶解热的测定 （1）用物理天平分别称出量热器内筒和搅拌器的质量m1、m2及水的质量m，温度计入水体积 。 （2）从放入冰块前三四分钟开始测温，每隔0.5min测一次温度，读取6～8个数据；记下放入冰块时刻，放入冰块后每隔10秒测一次水温；在温度达到最低温度后，继续测温五六分钟，每隔0.5min测一次，读取10～12个数据。 应该注意，为使温度计读数确实代表所要测量的系统的温度，整个实验过程要不断轻轻地进行搅拌。 （3）利用上述数据在坐标纸上绘出T-t曲线，用外推法确定投冰时的水温T2，参照图4-15-2的散热修正方法，尽可能准确地估算SA和SB面积，若相差太大，则应调整各参量的数值，重新做实验。若基本相等，则可转到下一步骤。 （4）测量包括搅拌器、水及放入的冰块在内的量热器内筒总质量，并算出冰块的质量M。 （5）算出冰的溶解热及作出标准不确定度的评定。 【实验数据记录】 1．测量数据记录 水的比热容  = J/g ·℃    铜的比热容 = J/g ·℃ 次 （g） 内筒+搅拌器 （g） 内筒+搅拌器+水 （g） 内筒+搅拌器+水+冰 室温θ（℃） 初温（℃） 终温（℃） 温度计（ ）δV 1               2               2．放冰前后水温T随时间t变化 表2 放冰前后水温T随时间t变化的数据⑴ 室温： 放冰前（每隔0.5min测温一次） t T(oC) 放冰后到最低温度T1（每隔10s测温一次） 放冰时刻： t T(oC) 达最低温度后（每隔0.5min测温一次） t T(oC) 表2 放冰前后水温T随时间t变化的数据⑵ 室温： 放冰前（每隔0.5min测温一次） t T(oC) 放冰后到最低温度T1（每隔10s测温一次） 放冰时刻： t T(oC) 达最低温度后（每隔0.5min测温一次） t T(oC) 实验数据教师核查签字（未签字数据无效）：______________ 【实验数据处理】 1．通过散热修正分析实验是否满足混合法测量测量热的条件，并作温度修正。通过作图用外推法可得到混合时刻的热水温度T2，和热平衡的温度T1。 ⑴ ⑵ 2．计算冰的熔解热并和理论值做比较估算百分误差（要求用不做温度修正和做温度修正的结果对比）。 ⑴ ⑵ 【实验思考题和作业】 1．试定性说明下述情况给L的测量结果带来的影响（偏大还是偏小）。 测初温之前没有搅拌 测初温后到投冰之前相隔了一段时间 搅拌过程中有水溅出 冰未拭干就投入量热器 实验过程中打开量热器盖子看了看 2．试分析若系统从外界吸收的热量大于向外界散失的热量（SB>SA），将使L的结果偏大还是偏小？ 孝感学院《大学物理实验-热学》实验报告 日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________ 姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】 实验14 液体表面张力系数的测定 【实验目的】 1. 掌握用_____________测量__________的原理和方法。 2. 测定液体表面的张力系数。 【实验仪器及型号】 _______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】 1． 描述右图所示的焦利式秤 2． 表面张力系数 ⑴设想在液面上取一长为 的线段，则张力的作用表现在线段两边的液面以一定的拉力 相互作用，力的方向恒与线段__________， 的大小与线段的长度 成___________ 查表：纯水的表面张力系数 =__________________(温度：__________)。 3． 液体表面张力系数的测定 如图所示，取一“ ”形金属丝，挂于钩码下，垂直浸入水中再徐徐上提，使金属丝与水面之间出现一薄膜，提升弹簧至水膜拉断时，满足的方程 —————————————————————— 由此求得 —————————————————————— 【实验内容和步骤】 1．按原理图装好仪器，调节_______________________，使套筒______________，使指示镜上下移动时_____________________。 2．测定弹簧的劲度系数 （1）在__________________之前，转动手轮和移动夹子11，使指示管和指示镜上的刻度线________（一经对准，不得再移动指示器的位置）。用焦利氏秤上的__________读出铜管尺上的数值并记录。 （2）在铝盘中加1克砝码，慢慢转动手轮，再使______________________________（应在弹簧停止振动时观察），再读数并记录 （3）在铝盘中再加1克砝码，重复步骤2（2）。如此下去，每次增加1克砝码，直到所加砝码共9克为止。然后每次减少砝码1克，到零为止。 （4）将相同负荷下的读数值平均，用__________计算，或是用_______求出k值 3．测水的表面张力系数 （1）洗净玻璃皿，盛满蒸馏水，放置在平台上。 （2）用镊子夹住“Π”形金属丝挂在铝盘上，转动手轮使______________________________（一经对准，再不得移动指示管），读数并记录（此时读数为__________）。 （3）旋转旋钮，使平台上升，把金属丝浸没水中，然后使平台下降，当“Π”形金属丝受到液体膜张力作用时，必须用左手__________________，右手_________________，使弹簧_________，以随时保持__________________________________，直到_________________为止，读数并记录（设此时记录为L）。弹簧的伸长 ，测量 共5次，取平均值。 （4）测量水温，查出对应的 值。 （5）测量 的值。 （6）计算 值，并查出所测得水温下的理论值，求出百分误差，其中 ﹡4．测肥皂水的表面张力系数。 【实验数据记录】 1．倔强系数k的测量 砝码质量（克） 砝码增加时Li(___) 砝码减少时Li(___) 平 均 值 2．测水的表面张力系数：水温t 0C 外边框长 l 细丝直径 螺母高度 螺母高度 水膜高度 1 2 3 4 5 平均值 实验数据教师核查签字（未签字数据无效）：______________ 【实验数据处理】 1. ⑴用逐差法求焦利氏秤弹簧的劲度系数 ⑵用作图法求焦利氏秤弹簧的劲度系数 2． 测水的表面张力系数 【实验思考题和作业】 1.以下情况会使测量 值偏大还是偏小 金属框的上边未挂平 测( )时读得 值偏大 忽略水膜的重量 用摸过头发的手摸了金属丝 2.分析引起液体表面张力系数测量不确定度的因素，哪一因素的影响较大？ 3.“用毛细管中水上升的高度测量水的表面张力系数”，要求写出原理，仪器装置和简要步骤。（选作） 孝感学院《大学物理实验-热学》实验报告 日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________ 姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】 实验15 用稳态平板法测定不良导体的导热系数 【实验目的】 ⒈ 用______________法测定_______________________。 ⒉ 利用物体的________________求传热速率。 ⒊ 了解相关仪器及热电偶温度。 【实验仪器及型号】 _______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】 1．傅立叶热传导定律 文字表述：____________________________________________________________________________ 公 式： __________________________________________ 2．用稳态法测量样品的导热系数原理 ⑴查表给出下列物质的热导系数 铜： 橡胶： ⑵用稳态法测量样品的导热系数 待测物B的上下表面分别和上下铜盘接触，热量由高温铜盘通过待测物B向低温铜盘传递。若B很薄，则通过B侧面向周围环境的散热量可以忽略不计，视热量只沿着垂直待测圆板B的方向传递。那么，在稳定导热（即温度场中各点的温度不随时间而变）的情况下，在 时间内，通过面积为S、厚度为L的匀质圆板的热量 样品的导热系数 3．用散热速率间接求导热速率 ⑴用散热速率间接求导热速率的依据 答： ⑵用散热速率间接求导热速率 因为C的上表面和B的下表面接触，所以C的散热面积只有下表面和侧面积之和，设为 。设其全部表面积为 ，根据散热速率与散热面积成正比的关系可得： =___________________ 而散热速率 就等于稳态时的导热速率 ，即： =___________________________ 由散热曲线通过冷却速率求得，由比热容的基本定义 ，得 =___________________________ 3． 用稳态法测量样品的导热系数的计算公式 【实验内容和步骤】 ⒈ 用游标卡尺多次测量下铜盘的直径D，厚度 及待测物厚度L，并用天平称衡下铜盘的质量M。 ⒉ 安装调整仪器，连接测温，测压线路。 ⒊ 根据稳态法，记录稳态时样品上下温度T1、T2。为了提高效率，加热时可先将红外灯的电源电压调到最高值，加热约20min后再降低至约140V。然后，每隔5min测量一下温度示值。如约10min，样品上、下表面温度T1、T2示值不变，即认为已达稳定状态。 ⒋ 测量下铜盘自然冷却过程温度示值，计算冷却速率。记录稳态T1、T2后，移去样品再加热，当下铜盘温度比T2高出约10℃时，移去圆筒，让下铜盘自然冷却。每隔30s测取铜盘的温度示值，然后选取邻近T2的测量数据求出冷却速率K。 ⒌ 按有关公式求导热系数 。 【实验数据记录】 1．散热圆铜盘C比热容：c=__________；散热圆铜盘C质量：m=__________；室温：_____ ； 厚度h(mm) 半径R(mm) 1 2 3 4 5 平均 1 2 3 4 5 平均 散热圆盘C 橡皮样品B 2. 测量与记录数据 ⑴稳态时，样品上表面的温度T1=_________，下表面的温度T2=_____________ ⑵散热圆铜盘C自然冷却时温度记录 T(_____) 温差电动势(__) T(℃) 实验数据教师核查签字（未签字数据无效）：______________ 【实验数据处理】 1．根据冷却曲线来求出温度在T2附近时的冷却速率 。 2．计算导热系数λ。 3．计算不确定度，并给出完整的结果表述。 【实验思考题和作业】 1．分析本实验的主要误差 2．测定散热盘冷却速率时为什么要在稳态温度T2附近选值？ 孝感学院《大学物理实验-热学》实验报告 日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________ 姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】 实验16 热功当量的测定 【实验目的】 1．用__________法测定热功当量。 2．进一步熟悉_____________________________。 【实验仪器及型号】 _______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】 1．热功当量 2．用电热法测定热功当量 如果加在电阻两端的电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，则电流作功为 若这些功全部转化为热量，使一个盛水的量热器系统的温度从T0℃升高到Tf℃，则系统所吸收的热量为 如果在过程中没有热量散失，按热功当量的定义，则有 。 热功当量 2．散热修正 实际上，在用电流加热使系统升温的过程中，系统是向外散热的。因此，系统实际达到的终温 要低于不散热时应该达到的终温 ，必须进行散热修正——修正终温。 代表由于散热而引起的温度亏损(